Kuinka Ne Seuraavat Lhc-Hiukkasia?

{h1}

Lhc jäljittelee subatomisia hiukkasia, jotka nopeasti hajoavat. Selvitä, miten tutkijat seuraavat hiukkasia lhc: ssä.

Kuten kuka tahansa, jolla on roskapostia, hän tietää, että pienet ephemera-bitit ovat vaikeita. Vannon, että sinulla on pikkukuvia - heitä täytyy siirtää sinne jonnekin, eikö? Yhdessä liiman kanssa? Tai ovatko ne suurissa toimistotarvikepakkauksissa, joissa on myös muutamia satunnaisia ​​kappaleita vanhoista televisiolaitteista, sekä leikkaavat koivut kesällä? Ja huono - kaikki häällesi olevat kuvat ovat siinä laatikossa. Ehkä sinun pitäisi seurata heitä paremmin, jos he olivat roskasäiliössä? He menevät.

Kaikkien satunnaisten sotkujen käsittelyssä saattaa olla jonkinlaista myötätuntoa Euroopan ydintutkimusjärjestön fyysikkoille. (Joka on lyhennetty CERN: iin, jossa on ristiriitainen englanninkielinen käännös.) CERNin tiedemiehet ovat älykkäitä kavereita ja kavereita, jotka johtavat suurta Hadron Collider -ohjelmaa - jota lyhennämme paljon enemmän käytännön LHC. LHC on iso hiukkaskiihdytin, joka sijaitsee syvällä Sveitsin maaseudulla, jossa fyysikot vahvistavat Higgsin bosonin olemassaolon, subatomisen hiukkanen, joka johti tutkijoiden ymmärtävän enemmän siitä, miten materiaista saadaan massa maailmankaikkeudessa.

Avainsana täällä on "subatominen". Sanoen, että CERNin tutkijat tarkastelevat pienimuotoisia asioita, on valtava vähättely. Ei vain, että he katsovat kahta protonia - subatomiset hiukkaset itse - törmäävät toisiinsa, mutta he myös yrittävät kartoittaa subatomiset jäänteet, jotka lentävät, kun se tapahtuu. Vihattomille, se saattaa näyttää vain teekkalaisilta, pieniltä, ​​nopeasti liikkuvilta hiukkasilta... joka on niin pieni, että se hajoaa melkein nopeammin kuin sinä voit havaita.

Käykäämme kuitenkin läpi koko prosessin, jonka avulla tutkijat voivat seurata. LHC: ssä protonit kiertää pyöreän radan lähellä lähes valonopeutta. Ja ne eivät ole vain valmiita vetoketjulla hetkessä. CERNin tutkijoiden on toimitettava protonien säde LHC: hen johtamalla vetykaasua duoplasmatroniksi, joka liimautuu elektroneista pois vetyatomista jättäen vain protonit [lähde: O'Luanaigh].

Protoneille tulee LINAC 2, ensimmäinen LHC: n kiihdytin. LINAC 2 on lineaarinen kiihdytin, joka käyttää sähkömagneettisia kenttiä protonien työntämiseen ja vetämiseen, mikä nopeuttaa niitä [lähde: CERN]. Ensimmäisen kiihdytyksen jälkeen protonit kulkevat jo 1/3: n nopeudella.

Sitten he menevät Proton Synchrotron Boosteriin, joka koostuu neljästä renkaasta. Erilaiset protoniryhmät kulkevat jokaisen ympärille - kaikki samalla kun niitä vauhditetaan sähköpulsseilla ja ohjataan magneeteilla. Tässä vaiheessa he vaeltavat 91,6 prosenttia valon nopeudesta, ja jokainen protoniryhmä jumiutuu lähemmäksi toisiaan.

Lopuksi heidät heitetään ulos Proton Synchrotroniin - nyt vähemmässä konsernissa [lähde: CERN]. Protonin synkrotronissa protonit kiertävät noin 2 060 jalkaa (628 metriä) rengasta noin 1,2 sekunnin kuluttua kierroksesta ja saavuttavat yli 99,9 prosenttia valon nopeudesta [lähde: CERN]. Juuri tässä vaiheessa he eivät todellakaan voi saada paljon nopeammin; sen sijaan protonit alkavat lisääntyä massaa ja saada raskaampia. He tulevat yliluonnolliseen Super Proton Synchrotroniin, joka on 4 mailin (7 kilometrin) rengas, jossa heidät nopeutetaan entisestään (jolloin ne ovat vielä raskaampia), jotta ne ovat valmiita ammutettaviksi LHC.

LHC: ssa on kaksi tyhjiöputkea; yksi on protonisäde kulkeva yksi tapa, kun taas toinen on palkki kilpailee päinvastaiseen tapaan. Kuitenkin 16,5 kilometrin (27 kilometrin) LHC: n neljällä sivulla on ilmaisinkammio, jossa palkit voivat ylittää toisiaan - ja siellä tapahtuu hiukkasten törmäystapahtuma. Tämä on viime kädessä meidän subatomisten sotkujen laatikko.

"Hauskaa," ehkä ajattelet. "Se on hieno tarina hiukkaskiihdytyksestä, veli. Mutta miten fyysikot tietävät, mihin hiukkaset menevät kiihdyttimessä? Ja kuinka heikot pystyvät seuraamaan roskakorintaa tutkimaan sitä?"

Magneetit, yo. Vastaus on aina magneetteja.

Ollakseen oikeudenmukaisia, se on oikeastaan ​​vain vastaus ensimmäiseen kysymykseen. (Menemme toiseen toiseen.) Mutta todella jättimäiset, kylmät magneetit pitävät hiukkaset menemästä väärään suuntaan. Magneetit tulevat suprajohdoiksi, kun ne pidetään hyvin alhaisissa lämpötiloissa - puhumme kylmemmäksi kuin ulkoavaruudessa. Suprajohtavilla magneeteilla luodaan vahva magneettikenttä, joka ohjaa hiukkasia LHC: n ympärillä - ja lopulta toisiinsa [lähde: Izlar].

Mikä tuo meidät seuraavaan kysymykseen. Miten tutkijat seuraavat kirjaa törmäystapahtumasta johtuvista hiukkasista? "Kappale" tulee todellisuudessa selittäväksi sanaksi selityksissämme. Kuten voitte kuvitella, fyysikot eivät ole vain katsomassa suuren näytön televisiota, joka kääntyy protonien ilotulitteiden esittelyn ja "Star Trekin" toiston välillä. Kun he tarkkailevat protonikierroksia ja törmäyksiä, tutkijat valvovat enimmäkseen tietoja. (Ei dataa). Hiukkaset, jotka he "pitävät kiinni" törmäysten jälkeen, eivät todellisuudessa ole vain sellaisia ​​tietoja, joita he voivat analysoida.

Yksi ilmaisimista on todella nimeltään seurantalaite, ja se todella sallii fyysikkojen "näkemän" polun, jonka hiukkaset ottivat törmäyksen jälkeen. Tietenkin, mitä he näkevät, on graafinen esitys partikkelin raidasta.Kun partikkelit liikkuvat seurantalaitteen läpi, sähköiset signaalit tallennetaan ja käännetään sitten tietokoneen malliksi. Kalorimetriset ilmaisimet pysähtyvät ja absorboivat hiukkasia energiansa mittaamiseen, ja säteilyä käytetään myös mittaamaan energiaa ja massaa siten, että tietty hiukkasten identiteetti kaventuu.

Pohjimmiltaan näin tutkijat pystyivät seuraamaan ja saamaan hiukkasia hiukkasten ja kiihdytyksen aikana ja sen jälkeen, kun LHC teki viimeisimmän ajunsa. Yksi asia oli kuitenkin se, että niin monta sekunnissa tapahtuvaa törmäystä - puhumme miljardeja - ei kaikki protoni-smashing olleet kaiken kaikkiaan kiinnostavia. Tutkijoiden oli löydettävä tapa lajitella hyödylliset törmäykset tylsistä. Siellä ne ilmaisimet tulevat: he kohtaavat hiukkasia, jotka näyttävät mielenkiintoisilta, aja sitten ne algoritmilla, jotta he näkisivät, ansaitsevatko ne lähemmäs tarkastelua [lähde: Phoboo]. Jos he tarvitsevat tarkempaa tutkimusta, tutkijat pääsevät siihen.

Kun LHC käynnistetään uudelleen vuonna 2015, törmäykset ovat entistä suuremmat kuin ennen (ja kaksinkertainen törmäysenergia) [lähde: Charley]. Kun näin tapahtuu, järjestelmä, joka laukaisee "hei, katso tämä" lippu fyysikkoille, tulee olemaan päivitettävissä: Lisää hienosäädettyjä valintoja tehdään siirtymään ensimmäisen vaiheen ohi ja sitten kaikki tapahtumat analysoidaan kokonaan.

Joten, pysy kuulolla saadaksesi lisätietoja siitä, miten fyysikot seuraavat hiukkasia LHC: ssä; asiat voivat muuttua siellä melkein vauhdilla.

Tekijän huomautus: Kuinka ne seuraavat LHC-hiukkasia?

Kiitos hyvyysprotonit - toisin kuin muiden tieteellisten kokeiden hiiret tai rotat - ei tarvitse ruokkia eikä kastella. Ovatko miljardit törmäykset toista, hiukkasfysiikka saa palkinnon useimmille kerätyille tiedoille, joiden vähimmäismäärä juustosta annetaan palkkiona.

Aiheeseen liittyvät artikkelit:

  • Kuinka suuri Hadron Collider toimii
  • Kuinka Big Bang teoria toimii
  • Kuinka mustat reiät toimivat
  • 5 Suuren Hadron Colliderin (niin kaukana) tekemät löydöt

Lähteet:

  • CERN. "Lineaarinen kiihdytin 2." 2014. (17. heinäkuuta 2014) //home.web.cern.ch/about/accelerators/linear-accelerator-2
  • CERN. "Vetäminen yhteen." 2014. (17. heinäkuuta 2014) //home.web.cern.ch/about/engineering/pulling-together-superconducting-electromagnets
  • CERN. "Kiihdyttimen monimutkainen." 2014 (17. heinäkuuta 2014) //home.web.cern.ch/about/accelerators
  • Charley, Sarah. "Seurataan hiukkasia nopeammin LHC: ssä." Symmetry Magazine. 21. huhtikuuta 2014. (17. heinäkuuta 2014) //symmetrymagazine.org/article/april-2014/tracking-particles-faster-at-the-lhc
  • Izlar, Kelly. "Tulevaisuus LHC-supermagneetteja kulkee". Symmetry Magazine. 11. heinäkuuta 2013. (17. heinäkuuta 2014) //symmetrymagazine.org/article/july-2013/future-lhc-super-magnets-pass-muster
  • O'Luanaigh, Cian. "Hevimetalli." CERN. 4. helmikuuta 2013. (17. heinäkuuta 2014) //home.web.cern.ch/about/updates/2013/02/heavy-metal-refilling-lead-source-lhc
  • Phoboo, Abha Eli. "ATLAS-laukaisujärjestelmän päivittäminen." CERN. 19. joulukuuta 2013. (17. heinäkuuta 2014) //home.web.cern.ch/cern-people/updates/2013/12/upgrading-atlas-trigger-system
  • Hiukkasen seikkailu. "Kuinka kokeilla pieniä hiukkasia?" Berkeleyn laboratorio. (17. heinäkuuta 2014) //particleadventure.org/accel_adv.html


Video Täydentää: An introduction to the CMS Experiment at CERN.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com