Large Hadron Collider
Large Hadron Collider de la CERN
Large Hadron Collider. BAC prescurtat (engl Large Hadron Collider prescurtat LHC ..) - accelerator inel de particule încărcate de pe fasciculele care se ciocnesc. Collider este Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN), și este situat în apropiere de Geneva. la granița dintre Elveția și Franța.
Etimologia [citare]
Mare numit din cauza dimensiunilor: lungimea inelului de la sol este de 26659 m [1]. Hadron - din cauza particulelor de nume - hadroni (un termen inventat de fizicianul sovietic LB Okun 1962 într-un an) care accelerează aparatele [2]. collider (Engl Collider -. jogger) - datorită faptului că fasciculelor de particule sunt accelerate în direcții opuse și se ciocnesc în locațiile de detectoare [3].
Sarcini [necesită citare]
La începutul secolului XX, în fizică există două teorii de bază - relativitatea generală (GR) Alberta Eynshteyna care descrie universul la nivel macro, și teoria câmpului cuantic, care descrie universul la nivel micro. Problema este că aceste teorii sunt incompatibile unele cu altele. De exemplu, pentru o descriere adecvată a ceea ce se întâmplă în găurile negre avem nevoie de ambele teorii, și care intră în conflict.
Einstein timp de mai mulți ani încearcă să dezvolte o teorie unificata, dar fără nici un rezultat, deoarece ignorând mecanica cuantică. La sfarsitul anilor 1960, fizicienii au reușit să dezvolte un model standard (SM), care reunește trei dintre cele patru interacțiuni fundamentale - puternice, slabi și electromagnetice. Interacțiunea gravitațională este încă descrisă în termenii relativității generale. Astfel, interacțiunile fundamentale în prezent sunt descrise de cele două teorii general acceptate: GR și CM. Asocierea lor mult timp nu a reușit să realizeze din cauza dificultății de a crea o teorie a gravitației cuantice.
Pentru unificarea ulterioară a interacțiunilor fundamentale într-o teorie a teoriei String abordări diferite :. a primit dezvoltarea în M-teorie (teoria brane) teoria supergravitatie, bucla cuantică gravitate, etc Unele dintre ele au probleme interne, și nici unul dintre ei nu are confirmare experimentală. Problema este că pentru experimentele corespunzătoare necesare de energie inaccesibile pentru acceleratoare de particule moderne.
LHC-ul va permite realizarea unor experimente care anterior au fost imposibil de a efectua și este probabil să confirme sau să infirme unele dintre aceste teorii. Deci, există o serie întreagă de teorii fizice, cu mai mult de patru dimensiuni, ceea ce sugerează existența „supersimetriei“ - cum ar fi teoria corzilor, uneori numită teoria corzilor se datorează faptului că, fără supersimetria acesta își pierde sensul fizic. Confirmarea existenței supersimetriei, deci va fi o confirmare indirectă a adevărului acestor teorii.
cuarc top [edita]
Cuarcul top - cea mai grea cuarcul, și, în plus, este cel mai greu de deschis Until particulelor elementare. Conform celor mai recente rezultate ale Tevatron, greutatea sa de 171,4 ± 2,51 GeV. Datorită masei sale mari a cuarcul top este încă observată până când un singur accelerator - Tevatron de la alte acceleratoare pur și simplu nu au energia de ziua lui. În plus, fizicienii cuarc top interesați nu numai în sine, ci, de asemenea, ca un „instrument de lucru“ pentru a studia bosonul Higgs. Una dintre cele mai importante canale de un boson Higgs in LHC - productie asociativă cu top pair quarc anticuarc. Pentru a separa în mod fiabil aceste evenimente din fundal, trebuie să devenim mai întâi familiarizați cu proprietățile cuarcul top.
Studia Mecanismul de simetrie electrofeeble [citare]
Unul dintre obiectivele principale ale proiectului este dovada experimentală a existenței bosonului Higgs - o particulă prezisă de fizicianul scoțian Peter Higgs în 1960, în cadrul Modelului Standard. Higgs este așa-numitul câmp cuantic Higgs, pasajul prin care particulele de experiență de rezistență, reprezentată ca o masă de contact. boson în sine este instabilă și are o masă mare (mai mult de 120 GeV). De fapt, fizicienii sunt interesați nu atât de mult ca bosonul Higgs Higgs mecanism de simetrie de rupere a interacțiunii electroslab. Acesta este studiul mecanismului poate fizicienii vor întâlni pe o nouă teorie a lumii, mai adâncă decât CM.
Studiul de plasma quarc-gluon [modifică]
Este de așteptat ca accelerator pentru modul ciocniri nucleare va avea loc nu numai coliziuni proton-proton, dar ciocnirile nucleelor de plumb. În coliziune inelastică a două nuclee la viteze ultra este format dintr-un timp scurt și apoi se dezintegreaza materia nucleară nod foarte strânsă și fierbinte. Înțelegerea fenomenelor (de tranziție a unei substanțe într-o stare de plasmă quarc-gluon și răcirea acestuia) necesare pentru a construi o teorie mai perfectă de interacțiuni puternice, care vor fi utile atât în fizică nucleară și astrofizică.
Căutarea supersimetria [modifică]
Primul progres semnificativ stiintific al experimentelor de la LHC ar putea fi dovada sau infirmării „supersimetriei“ - teoria, care prevede că fiecare particulă elementară are un partener mult mai greu, sau „superparticulelor“.
Studiu de foton-Hadron si foton-fotoni coliziuni [edita]
Protonii sunt încărcate electric, deci protonul ultra-relativiste generează un nor de fotoni aproape reale. care zboară în apropierea protonul. Acest flux fotonic devine și mai puternică în modul de ciocniri nucleare, din cauza unui mare sarcină electrică a nucleului. Acești fotoni pot ciocni cu un contor ca un foton coliziune hadroni tipic generatoare de protoni, și unul cu celălalt.
Verificarea teorii exotice [reguli]
Teoreticienii la sfârșitul secolului XX au prezentat un număr foarte mare de idei neobișnuite despre structura lumii, care sunt denumite colectiv ca „modele exotice.“ Aici se referă la teorie, puternic scara de energie gravitatiei pe ordinea de 1 model TeV cu un număr mare de dimensiuni spațiale, modele preon în care cuarci si leptoni sunt particule compozite, modelul cu noi tipuri de interacțiune. Faptul că datele experimentale acumulate nu este încă suficient pentru a crea o singură teorie. Și de a face toate aceste teorii sunt compatibile cu datele experimentale disponibile. Din moment ce aceste teorii pot face predicții specifice pentru experimentatori LHC planul de a verifica predicțiile și să caute urme de diferite teorii în datele lor. Este de așteptat ca rezultatele obținute pe accelerator, va fi capabil să limiteze imaginația teoreticieni, acoperind o parte din desenele sau modelele propuse.
Alte [modifică]
De asemenea, de așteptat pentru a detecta fenomene fizice dincolo de Modelul Standard. Se preconizează studierea proprietăților interacțiunilor nucleare W și Z-bozonilor la energii înalte, procese de producție și descompunere a quark grele (b și t).
Specificații [regula]
LHC-ul va opera sase detectoare: Alice (O mare Ion Collider Experiment), ATLAS (un aparat de Toroidal LHC), CMS (Compact Muon Solenoid), LCHb (Large Hadron Collider frumusete experiment), TOTEM (total elastice și difractiv de măsurare în secțiune transversală ) și LCHf (Large Hadron Collider înainte). Detectoare ATLAS și CMS sunt folosite pentru a căuta bosonul Higgs și „fizica non-standard“, în special în materie întunecată, ALICE - pentru a studia plasma quarc-gluon in ciocnirile de ioni grei de plumb, LCHb - pentru a studia fizica b-cuarci, ceea ce va permite o mai bună înțelegere a diferențelor dintre materie și antimaterie, TOTEM - pentru a studia particulele nestalkivayuschihsya (particule forward), care vor măsura mai precis mărimea de protoni, și, de asemenea, pentru a controla luminozitatea acceleratorului, și în final, LCHf - pentru a studia razele cosmice, simulat folosind aceeași nestalkivayuschihsya astits [4].
Construcția și funcționarea [modifică]
Construcții [modifică]
Participarea română [citare]
România participă la construirea acceleratorului, crearea de detectoare, și în cercetarea ulterioară cu utilizarea lor. Coordonatorul de proiect din România și statele membre este RDMS (JINR Dubna) [5].
Operațiunea [citare]
Accelerarea particulelor în acceleratorul [citare]
Viteza particulelor în LHC fascicule colizionante aproape de viteza luminii în vid. Accelerarea particulelor la astfel de viteze mari se realizează în mai multe etape. În prima etapă liniar consum redus de energie acceleratorii Linac Linac 2 și 3 produc protoni injecție și ioni de plumb pentru accelerare. Particulele apoi cad în PS-rapel și mai departe în sine PS (Proton Synchrotron), dobândind energia de 28 GeV. După această accelerare a particulelor continuă SPS (Super Proton Synchrotron), unde energia particulelor ajunge la 450 GeV. Apoi, fasciculul este trimis în principal inel-km 26,7 și detectoare de coliziune fixe evenimente puncte.
Consumul de energie [citare]
Calcul distribuit [citare]
Pentru controlul, stocarea și prelucrarea datelor, care se va ocupa cu acceleratorul LHC și detectoarele, creează o rețea distribuită LCG de calcul (Engl. LHC Computing Grid), folosind tehnologia grid. Pentru a calcula datele solicitate în construcția și funcționarea Large Hadron Collider utilizarea proiectului LHC @ home calcul distribuit.