Cum particulele sunt urmărite la Large Hadron Collider, Science and Life

Oricine are o cutie pentru accesorii de toate tipurile, știe că este foarte dificil să urmăriți piese mici care nu sunt legate între ele. Iată clipurile. Trebuie să stea aici, împreună cu adezivul? Sau sunt într-o cutie mare cu papetărie, în care se află telecomenzi vechi și foarfece de câine? Este imposibil să vă amintiți unde sunt toate motivele.

Acum știm cum arată haosul și putem simpatiza cu fizicienii de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară, CERN (CERN). Oamenii de știință de la CERN conduc Coordonatorul Large Hadron Collider, este LHC și chiar a găsit bosonul Higgs. LHC este un accelerator de particule care se află adânc sub spațiul rural elvețian. Bozonul Higgs este o particulă subatomică care va permite oamenilor de știință să învețe mai multe despre cum materia în univers câștigă mase.

Cuvântul cheie aici este "subatomic". Spun oamenii de stiinta de la CERN privire la lucrurile pe o scară mică, ar fi o subestimare imens. Nu numai că ei văd ca doi protoni - ei înșiși particule subatomice - se confruntă reciproc, dar, de asemenea, încercarea de a urmări fragmente subatomice care zboară în jurul valorii în timpul unei coliziuni. Pe de o parte, s-ar părea că LHC-ul - este un fel de un sertar pentru accesorii, care stochează particulele minuscule și cu mișcare rapidă. Ele sunt atât de mici, încât se descompun mai repede decât le puteți găsi.

Să parcurgem procesul de descompunere în zbor, în scopul de a înțelege exact ceea ce doriți să urmăriți un om de știință. La LHC, protonii zboară de-a lungul unei piste circulare aproape la viteza luminii. Și nu se grăbesc doar în fiecare moment. oamenii de știință CERN au nevoie pentru a furniza un fascicul de protoni LHC-ului care rulează duoplasmatron hidrogen gazos care bate electronii atomilor de hidrogen lăsând doar protoni.

Protonii cad în LINAC 2, primul accelerator al LHC. LINAC 2 este un accelerator liniar care utilizează câmpuri electromagnetice pentru a accelera protonii. După primul accelerator, protonii se mișcă cu o viteză de 1/3 lumină.

Apoi intră în sincrotronul de rapel, care constă din patru inele. Grupuri individuale de protoni trec prin fiecare inel - și de fiecare dată accelerate de impulsuri electrice și ghidate de magneți. După această etapă, protonii câștigă 91,6% din lumină și sunt împușcați foarte strâns unii cu alții.

Apoi sunt aruncați în sincrotronul protonilor - deja un grup mai concentrat. Sincrotron de protoni pentru protoni care circulă inele 628 metri, la aproximativ 1,2 secunde și câștigul pentru intervalul mai mare de 99,9 la sută din viteza luminii. Din acest punct, protonii nu mai pot accelera; în schimb, ei dobândesc în masă și devin mai grei. Apoi, ei intra în Superprotoh Synchrotron, inel de 7 km care a accelerat și mai mult (și să devină chiar mai dificil) și sunt gata pentru coliziuni în tunelurile LHC-ului.

Iată o imagine utilă din partea RIA Novosti.

Există două tuburi de vid la LHC. Unul trimite un fascicul de protoni la o parte, celălalt la celălalt. Cu toate acestea, pe cele patru laturi ale LHC de 27 de kilometri există detectoare, unde se intersectează grinzile și unde se produce magia ciocnirii. Coliziunea generează haos.

"Cool", crezi tu. "Istoric rece" despre accelerarea particulelor. Dar cum știu fizicienii unde particulele se află în accelerator? Și cum urmăresc coliziunile pentru ai învăța?

Magneți. Magneți în jurul capului.

Pentru a fi corect, acesta este răspunsul numai la prima întrebare. Magneții gigant răciți păstrează particulele pe calea cea bună. Magneții devin superconductori la temperaturi foarte scăzute - mai reci decât cosmosul însuși. Cu magneți superconductori, se creează un câmp magnetic puternic care ține particulele în LHC și, în cele din urmă, îi face să se ciocnească.

Cum descoperă oamenii de știință particule care sunt rezultatul unei coliziuni? Fierbinte pe traseu. Privind la ciocniri, fizicienii nu le văd pe ecrane mari cu efecte speciale de la Hollywood - ei văd doar datele. Particulele care sunt urmărite după coliziuni nu sunt decât urme de date care trebuie analizate.

Unul dintre detectori este denumit de fapt urmărirea și permite fizicienilor să "vadă" căile de particule după o coliziune. Ei văd o reprezentare grafică a căii particulelor. Pe măsură ce particulele trec prin detectorul de urmărire, semnalele electrice sunt înregistrate și apoi transferate pe un model de computer. Detectoarele de calorimetru opresc și absorb particulele pentru a-și măsura energia, iar radiația este utilizată pentru măsurarea în continuare a energiei și a masei, permițând astfel o gamă îngustă de căutare pentru fiecare particulă particulară.

De fapt, așa oamenii de știință au urmărit particulele când LHC a lucrat ultima oară. Dar am ratat faptul că, deși au loc miliarde de coliziuni într-o secundă, nu toate coliziunile de protoni sunt interesante pentru oamenii de știință. Oamenii de știință au nevoie de o modalitate de a rezolva coliziunile utile din cele plictisitoare. Aici sunt ajutați de detectoare: prinde particule interesante, apoi le lasă să treacă prin algoritm pentru a vedea cât de interesante sunt. Dacă particulele necesită un studiu atent, oamenii de știință sunt luați pentru ei.

Creatorul a creat, și a creat o lume în care a trebuit să fie armonie, și în cazul în care chiar și particulele mici ar trebui să aibă armonia și frumusețea mișcării și traiectoria sa, și au pus instinctul nu se ciocnesc unii cu alții, și nu pentru a crea haos. Numai om de știință cu sânge rece și nu simt lumea a decis să creeze astfel de procese în cazul în care particule mici, rezonabile urmărite penal cu o astfel de regularitate și a bătut-o din viața ei. Blasfemă civilizație - are ceea ce are ...