Kuinka Suuri Hadron Collider Toimii

{h1}

Suuret hadron collider on jättiläismäinen kone, jonka tutkijat toivovat auttavan heitä ymmärtämään maailmankaikkeutta. Lisätietoja suuresta hadron colliderista.

Sata metriä (tai noin 328 jalkaa) maan alle Ranskan ja Sveitsin rajan alla on pyöreä kone, joka saattaa paljastaa meille universumin salaisuudet. Tai, eräiden ihmisten mukaan, se voisi tuhota kaiken elämän maan päällä. Yksi tapa tai toinen, se on maailman suurin kone, ja se tutkii maailmankaikkeuden pienimpiä hiukkasia. Se on Suuri Hadron Collider (LHC).

LHC on osa Euroopan ydintutkimusjärjestöä, joka tunnetaan myös nimellä CERN. LHC liittyy CERNin kiihdytinkompleksiin Geneven Sveitsin ulkopuolella. Kun se on päällä, LHC heittää protonien ja ionien säteet nopeudella, joka lähestyy valon nopeutta. LHC aiheuttaa säteiden törmäämisen toistensa kanssa ja tallentaa sitten tuloksen Tapahtumat törmäämisestä. Tutkijat toivovat, että nämä tapahtumat kertovat meille siitä, miten maailmankaikkeus alkoi ja mistä se on tehty.

LHC on tähän mennessä rakennettu kunnianhimoisin ja voimakas hiukkaskiihdytin. Tuhannet sadan maan tiedemiehet toimivat yhdessä - ja kilpailevat keskenään - tekemään uusia löytöjä. Kuusi kohtaa LHC: n ympärysmittaan keräävät tietoja erilaisista kokeista. Jotkut näistä kokeista ovat päällekkäisiä, ja tutkijat yrittävät olla ensimmäisiä, jotka paljastavat tärkeitä uusia tietoja.

Suuren Hadron Colliderin tarkoituksena on lisätä tietoamme maailmankaikkeudesta. Vaikka löydöt, joita tutkijat tekevät, voivat johtaa käytännön sovelluksiin tiellä, se ei ole syy siihen, että satoja tutkijoita ja insinöörit rakensivat LHC: n. Se on kone, joka on rakennettu ymmärtämyksen lisäämiseksi. Kun otetaan huomioon, että LHC maksaa miljardeja dollareita ja vaatii useiden maiden yhteistyötä, käytännön sovelluksen puuttuminen voi olla yllättävää.

-Mitä tutkijat toivovat löytävänsä LHC: n avulla? Jatka lukemista selvittääksesi.

-

-

Mikä LHC etsii?

Suurten Hadron Colliderin rakentaminen

Suurten Hadron Colliderin rakentaminen

Yrittäessään ymmärtää maailmankaikkeuttamme, myös sen toimivuuden ja sen todellisen rakenteen, tutkijat ehdottivat teorian nimeltä standardimalli. Tämä teoria yrittää määritellä ja selittää perusjoukkoja, jotka tekevät maailmankaikkeuden mitä se on. Se yhdistää Einsteinin elementtejä suhteellisuusteoria kanssa kvanttiteoria. Se käsittelee myös kolmea universumin neljästä perusvoimasta: vahva ydinvoima, heikko ydinvoima ja sähkömagneettinen voima. Siinä ei käsitellä painovoima, neljäs perusvoima.

Standardimalli tekee useita ennusteita maailmankaikkeudesta, joista monet näyttävät olevan totta eri kokeiden mukaan. Mallissa on kuitenkin muita näkökohtia, jotka eivät ole todistettuja. Yksi niistä on teoreettinen hiukkanen nimeltä Higgsin bosonihiukkasia.

Higgsin bosonipartikkeli voi vastata massiiviseen kysymykseen. Miksi aineella on massa? Tutkijat ovat havainneet hiukkasia, joilla ei ole massaa, kuten neutriinot. Miksi yhden hiukkasen massa on massa ja toinen puuttuu siitä? Tutkijat ovat esittäneet monia ideoita selittää massaa. Yksinkertaisin näistä on Higgsin mekanismi. Tämä teoria sanoo, että voi olla hiukkanen ja vastaava välitysvoima, joka selittäisi, miksi hiukkasilla on massa. Teoreettista hiukkasta ei ole koskaan havaittu, eikä sitä edes ole olemassa. Jotkut tiedemiehet toivovat, että LHC: n luomat tapahtumat kertovat myös Higgsin bosonihiukkasten olemassaolosta. Toiset toivovat, että tapahtumat antavat vihjeitä uusista tiedoista, joita emme edes harkitse.

A-nother kysymys tiedemiehet ovat asiasta käsitellään varhaisissa olosuhteissa maailmankaikkeudessa. Maailmankaikkeuden varhaisimmissa hetkeissä aine ja energia yhdistettiin. Aivan kun aine ja energia erotetaan, aineen hiukkaset ja antimateria tuhoavat toisiaan. Jos olisi ollut yhtä suuri määrä ainetta ja antimateriaalia, kaksi hiukkastyyppiä olisi kumonnut toisiaan. Mutta onneksi meille, maailmassa oli vähän enemmän materiaalia kuin antimateria. Tutkijat toivovat, että he voivat seurata antimateriaalia LHC-tapahtumien aikana. Se voisi auttaa meitä ymmärtämään, miksi materiaalin määrä vs. antimateriaala oli vähäinen, kun maailmankaikkeus alkoi.

Pimeä aine voi myös olla tärkeä rooli LHC-tutkimuksessa. Nykyinen ymmärrys maailmankaikkeudesta osoittaa, että asia, jota voimme tarkkailla, on vain noin 4 prosenttia kaikesta asiasta, joka on olemassa. Kun katsomme galaksien ja muiden taivaankappaleiden liikkeitä, näemme, että heidän motiivinsa viittaavat siihen, että universumissa on paljon enemmän asiaa kuin voimme havaita. Tutkijat nimittivät tämän havainnollisen materiaalin tumman aineen. Yhdessä havaittavissa oleva asia ja pimeä aine muodostavat noin 25 prosenttia maailmankaikkeudesta. Muut kolme neljäsosaa tulevat kutsuttuista voimaloista tumma energia, hypoteettinen energia, joka edistää universumin laajentamista. Tutkijat toivovat, että heidän kokeilunsa antavat lisää todisteita pimeän aineen ja pimeän energian olemassaolosta tai tarjoavat todisteita, jotka voivat tukea vaihtoehtoista teoriaa.

Se on vain hiukkasfysiikan jäävuoren kärki. On olemassa vielä eksoottisempia ja vastaisempia asioita, joita LHC saattaa nousta esiin. Kuten mitä? Lue seuraavasta osasta.

Big Bang pienellä asteikolla

Tappamalla protonit kovaa ja riittävän nopeaa, LHC aiheuttaa protonien hajoamisen pienemmiksi atomin alisegmenttejä. Nämä pienet osaerät ovat hyvin epävakaita ja ne ovat olemassa vain murto-osan ajan ennen hajoamista tai rekombinoitumista muiden osa-osien kanssa. Mutta Big Bang -teorian mukaan kaikki aikaisen maailmankaikkeuden aineet koostuivat näistä pienistä osahiukkasista. Kun universumi laajeni ja jäähdytettiin, nämä hiukkaset yhdistettiin muodostamaan suurempia hiukkasia, kuten protoneja ja neutroneja.

LHC-tutkimus: Strange Stuff

Tässä talossa on tutkimuslaitos 100 metriä Compact Muon Solenoid (CMS) -ilmaisimen yläpuolella.

Tässä talossa on tutkimuslaitos 100 metriä Compact Muon Solenoid (CMS) -ilmaisimen yläpuolella.

Jos teoreettiset hiukkaset, antimateria ja tumma energia eivät ole epätavallisia, jotkut tutkijat uskovat, että LHC voisi paljastaa todisteita muista ulottuvuuksista. Olemme tottuneet elämään neljässä ulottuvuudessa - kolme ulottuvuutta ja aikaa. Mutta jotkut fyysikot teorise, että voi olla muita ulottuvuuksia emme voi havaita. Jotkut teoriat ovat järkeviä, jos universumissa on useita ulottuvuuksia. Esimerkiksi yksi versio säieteoria vaatii vähintään 11 ​​ulottuvuuden olemassaoloa.

Stringin teoreetikot toivovat, että LHC antaa todisteita tukemaan ehdotettua maailmankaikkeuden mallia. String-teorian mukaan universumin perusrakennuslohko ei ole hiukkanen, vaan merkkijono. Kielet voidaan joko avata tai sulkea. He voivat myös värisemään, kuten tapana, jolla kitara kavertuu. Erilaiset värähtelyt tekevät merkkijonoista eroja. Yksi tapa värähtelevä merkki näyttäisi elektronina. Erilainen jännite värähtelee toisella tavalla olisi neutrino.

Jotkut tiedemiehet ovat arvostelleet merkkijonoja, sanoen, että teoriaa ei ole olemassa. String-teoria sisältää vakavuuden vakiomalliin - jotain tutkijaa ei voi tehdä ilman ylimääräistä teoriaa. Se sovittaa yhteen Einsteinin yleisen suhteellisuuden teorian Quantum Field Theory. Mutta silti ei ole näyttöä siitä, että nämä merkkijonoet ovat olemassa. He ovat liian pieniä tarkkailemaan ja tällä hetkellä ei ole mitään tapaa testata heitä. Tämä on johtanut siihen, että jotkut tutkijat irtisanoivat string-teorian enemmän filosofia kuin tiede.

-Kaupallinen teoreetikot toivovat, että LHC muuttaa kriitikoiden mieliä. He etsivät merkkejä supersymmetria. Vakiomallin mukaan jokaisella hiukkasella on anti-partikkeli. Esimerkiksi elektronin (hiukkas, jolla on negatiivinen varaus) anti-hiukkanen on a positroni. Supersymmetria ehdottaa, että hiukkasilla on myös superpartners, jotka puolestaan ​​ovat omat vastapuolensa. Tämä tarkoittaa, että jokaisella hiukkasella on kolme vastapahtausta. Vaikka emme ole nähneet mitään näistä superpartnereista luonnossa, teoreetikot toivovat, että LHC todistaa olevansa olemassa. Mahdollisesti superpartikkelit c-ould selittävät pimeän aineen tai auttavat sovittamaan vakavuuden yleiseen standardimalliin.

-

- Kuinka suuri on th-e LHC? Kuinka paljon valtaa se käyttää? Kuinka paljon se maksaisi? Lue seuraavasta osasta.

Kaikki mitä tiedät on väärin

Monet LHC-projektissa työskentelevistä tiedemiehistä myöntävät, etteivät he ole varma, mitä tapahtuu, kun kone alkaa työskennellä. Tämä johtuu siitä, että hiukkaskiihdytintä ei ole koskaan ollut yhtä tehokas kuin LHC. Paras mitä tahansa tiedemies voi tehdä on antaa koulutettu arvaus. Useat tutkijat väittävät myös olevansa tyytyväisiä, jos LHC: n esittämät todisteet ovat ristiriidassa heidän odotustensa kanssa, sillä se merkitsisi vielä enemmän oppimista.

LHC: n numerot

Suuren Hadron Colliderin magneettiydin

Suuren Hadron Colliderin magneettiydin

Suuret Hadron Collider on massiivinen ja tehokas kone. Se koostuu kahdeksasta aloilla. Jokainen sektori on kaari, joka rajoittuu kumpaankin päähän osalla, jota kutsutaan nimellä lisäys. LHC: n ympärysmitta on noin 27 kilometriä. Kiihdytysputket ja törmäyskammat ovat 100 metriä (328 jalkaa) maan alle. Tutkijat ja insinöörit pääsevät käyttämään palvelutieteliä, jossa kone istuu laskeutuessaan hississä ja portaissa, jotka sijaitsevat useissa kohdissa LHC: n kehällä. CERN rakentaa rakennuksia maanpinnan yläpuolelle, jossa tutkijat voivat kerätä ja analysoida tietoja, joita LHC tuottaa.

LHC käyttää magnetejä ohjaamaan protonien säteet kun ne kulkevat 99,99 prosentilla valon nopeudesta. Magneetit ovat hyvin suuria, ja monet painavat useita tonneja. LHC: ssa on noin 9 600 magneettia. Magneetit jäähdytetään kova 1,9 astetta Kelviniä (-271,25 Celsius tai -456,25 Fahrenheit). Se on kylmempi kuin avaruuden tyhjiö.

Kun puhutaan tyhjiöistä, LHC: n sisältämät protonipalkit kulkevat putkien läpi, mitä CERN kutsuu "erittäin korkealle tyhjölle". Syy tällaisen alipaineen luomiseen on välttää sellaisten hiukkasten ottaminen käyttöön, joilla protonit voivat törmätä ennen kuin ne saavuttavat asianmukaiset törmäyspisteet. Jopa yhden kaasun molekyylin voi aiheuttaa kokeilun epäonnistumiseen.

LHC: n kehällä on kuusi aluetta, joilla insinöörit voivat suorittaa kokeita. Ajattele jokaista aluetta kuin jos se olisi mikroskooppi digitaalikameralla. Jotkut näistä mikroskoopista ovat valtavia - ATLAS-kokeilu on laite, joka on 45 metriä pitkä ja 25 metriä pitkä ja painaa 7 000 tonnia (5443 metristä tonnia) [lähde: ATLAS].

Kuinka suuri Hadron Collider toimii: toimii

Katsaus suuriin Hadron Collider -kokeisiin

LHC ja siihen liittyvät kokeilut sisältävät noin 150 miljoonaa anturia. Nämä anturit keräävät tietoja ja lähettävät sen eri laskentajärjestelmiin. CERNin mukaan kokeiden aikana kerättyjen tietojen määrä on noin 700 megatavua sekunnissa (MB / s). Vuosittain tämä tarkoittaa, että LHC kokoaa noin 15 petatavua tietoa. Petattties on miljoona gigatavua. Paljon tietoa voisi täyttää 100 000 DVD: tä [lähde: CERN].

LHC: n suorittamiseen tarvitaan paljon energiaa. CERN arvioi, että jakajan vuotuinen energiankulutus on noin 800 000 megawattituntia (MWh). Se olisi voinut olla paljon suurempi, mutta laitos ei toimi talvikuukausina. CERNin mukaan kaikkien tämän energian hinta on viileä 19 miljoonaa euroa. Se on lähes 30 miljoonaa dollaria vuodessa sähkönlaskuja varten, joka maksaa yli 6 miljardia dollaria rakentamaan [lähde: CERN]

- Mitä tarkalleen tapahtuu kokeessa? Jatka lukemista selvittääksesi.

Mikä on Cooler kuin Cool?

Miksi jäähdyttää magneetit vain absoluuttisen nollan lämpötilan yläpuolelle? Tässä lämpötilassa sähkömagneetit toimivat ilman sähkövastusta. LHC käyttää 10 800 tonnia (9 788 metristä tonnia) nestemäistä typpeä magneettien jäähdyttämiseksi aina 80 astetta Kelviniin (-193,2 Celsius tai -315,67 Fahrenheit). Sitten se käyttää noin 60 tonnia (54 tonnia) nestemäistä heliumia jäähtymään muualle [lähde: CERN].

LHC: Smashing Protons

Suuren Hadron Colliderin malli CERNin vierailijakeskuksessa Genevessä.

Suuren Hadron Colliderin malli CERNin vierailijakeskuksessa Genevessä.

LHC: n periaate on melko yksinkertainen. Ensinnäkin, poltat kaksi hiukkastetta kahteen polkuun, yksi myötäpäivään ja toinen vastapäivään. Kiihdytät molempia palkkeja lähellä valon nopeutta. Sitten ohjaat molempia palkkeja toisiaan kohti ja katsot, mitä tapahtuu.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvittavat laitteet ovat paljon monimutkaisempia. LHC on vain yksi osa koko CERN-hiukkaskiihdytinlaitosta. Ennen mitään protoneja tai ionit päästä LHC: hen, he ovat jo käyneet useita vaiheita.

- Katsotaan protonin elämää, kun se kulkee LHC-prosessin läpi. Ensinnäkin tutkijoiden on liuotettava elektroneja vetyatomista protonien tuottamiseksi. Sitten protonit tulevat sisään LINAC2, kone, joka ampuu protonien säteet kaasupolkimeen nimeltä PS Booster. Nämä koneet käyttävät kutsuttuja laitteita radiotaajuiset ontelot kiihdyttämään protonia. Ontelot sisältävät radiotaajuisen sähkökentän, joka työntää protonipalkkeja suurempaan nopeuteen. Giant magneetit tuottavat magneettikentät, jotka ovat välttämättömiä protonipalkkien pitämiseksi radalla. Autossa, ajattele radiotaajuiset ontelot kiihdyttimenä ja magneetit ohjauspyöränä

-Jos protonien säde saavuttaa oikean energiatason, PS Booster injektoi sen toiseen kaasupolttimeen, jota kutsutaan Super Proton Synchotron (SPS). Palkit jatkavat nopeutta. Tähän mennessä palkit ovat jakautuneet nippuina. Jokainen nippu sisältää 1,1 x 1011 protoneja, ja säteellä on 2 808 rypytystä [lähde: CERN]. SPS työntää säteet LHC: hen, yhdellä palkilla myötäpäivään ja toinen vastapäivään.

LHC: n sisällä palkit edelleen kiihdyttävät. Tämä kestää noin 20 minuuttia. Ylinopeudella palkit tekevät 11,245 matkaa LHC: n ympärillä joka sekunti. Nämä kaksi palkkia yhdistyvät yhdellä LHC: n pitkin sijoitetuista kuudesta detektorialueesta. Tällöin 600 miljoonaa törmäystä sekunnissa on [lähde: CERN].

Kun kaksi protonia törmäävät, ne hajoavat vielä pienempiin partikkeleihin. Siihen kuuluvat subatomiset hiukkaset, joita kutsutaan kvarkkien ja nimeltään lieventävä voima gluoni. Kvarkat ovat hyvin epävakaita ja hajoavat sekunnin murto-osalla. Ilmaisimet keräävät tietoja seuraamalla subatomisten hiukkasten polkua. Sitten ilmaisimet lähettävät tietoja tietojärjestelmien verkkoon.

Kaikki protonit eivät törmää yhteen protonin kanssa. Jopa koneella, joka on edistyksellinen kuin LHC, on mahdotonta ohjata hiukkasten palloja niin pieniksi kuin protonit, että jokainen hiukkanen törmää toiseen. Protoneja, jotka eivät onnistu törmäämään, jatkavat palkissa palkinpoisto-osaan. Siellä grafiitista valmistettu osa imee palkin. Palkinpoistovyöhykkeet pystyvät imemään palkit, jos jokin menee pieleen LHC: n sisällä. Saat lisätietoja hiukkaskiihdyttimien mekaniikasta, tutustu How Atom Smashers Work.

-LHC: llä on kuusi ilmaisinta, jotka sijaitsevat sen ympärysmitta. Mitä nämä ilmaisimet tekevät ja miten ne toimivat? Lue seuraavasta osasta.

Lisää hiukkasia

LHC: n sisältämät tapahtumat tuottavat myös fotoneja (valon hiukkaset), positroneja (anti-hiukkasia elektronit) ja muonit (negatiivisesti varautuneet hiukkaset, jotka ovat raskaampia kuin elektroneilla).

LHC-ilmaisimet

Peter Higgs, mies, jolle Higgsin bunkon hiukkanen on nimetty, matkustaa LHC: hen.

Peter Higgs, mies, jolle Higgsin bunkon hiukkanen on nimetty, matkustaa LHC: hen.

LHC: n ympäryksen kuusi osaa, jotka keräävät tietoja ja suorittavat kokeita tunnetaan yksinkertaisesti ilmaisimina. Jotkut heistä etsivät samantyyppisiä tietoja, mutta eivät samalla tavalla. On olemassa neljä suurta ilmaisintapaikkaa ja kaksi pienempää.

-The-tunnistaja tunnetaan nimellä Toroidal LHC -laitteistot (ATLAS) on suurin joukko. Se mittaa 46 metriä pitkä, 25 metriä pitkä ja 25 metriä leveä. Sen ydin on laite nimeltä sisäinen tracker. Sisäinen seuranta havaitsee ja analysoi ATLAS-ilmaisimen läpi kulkevien hiukkasten momentin. Sisäisen seurannan ympärillä on a kalorimetri. Kalorimetrit mittaavat hiukkasten energian absorboimalla niitä. Tutkijat voivat tarkastella hiukkasten polkua ja ekstrapoloida heistä tietoa.

ATLAS-ilmaisimella on myös muon spektrometri. Muonit ovat negatiivisesti ladattuja hiukkasia, jotka ovat 200 kertaa raskaampia kuin elektroneilla. Muonit voivat kulkea kalorimetrin läpi pysähtymättä - se on ainoa hiukkanen, joka voi tehdä sen. Spektrometri mittaa kunkin muonin vauhdin varautuneilla hiukkasensorilla. Nämä anturit pystyvät havaitsemaan ATLAS-ilmaisimen magneettikentän vaihtelut.

Kompakti Muon Solenoidi (CMS) on toinen suuri ilmaisin.Kuten ATLAS-ilmaisin, CMS on yleiskäyttöinen ilmaisin, joka havaitsee ja mittaa törmäyksissä vapautetut osaosat. Ilmaisimen sisällä on jättimäinen solenoidimagneetti, joka voi luoda magneettikentän lähes 100 000 kertaa voimakkaammin kuin maapallon magneettikenttä [lähde: CMS].

Sitten on ALICE, mikä tarkoittaa Suuri ionieristyskokeilu. Insinöörit suunnittelivat ALICEä tutkimaan rauta-ionien törmäyksiä. Rautaa ioneja törmäämällä suurella energialla tutkijat toivovat voivansa luoda olosuhteet, jotka ovat samanlaisia ​​kuin suuren bangin jälkeen. He odottavat, että ionit hajoavat kvark- ja gluoniseoksiin. ALICEn pääkomponentti on Time Projection Chamber (TPC), joka tutkii ja rekonstruoi hiukkasten reittiä. Kuten ATLAS- ja CMS-ilmaisimet, ALICE: llä on myös muon-spektrometri.

Seuraava on Suuri Hadron Collider kauneus (LHCb) -ilmaisimen. LHCb: n tarkoitus on etsiä todisteita antimateriaalista. Se tekee tämän etsimällä partikkelia nimeltä kauneus quark. Sarja alitusantureita, jotka ympäröivät törmäyspistettä, ulottuvat pituudeltaan 20 metriä (65,6 jalkaa). Ilmaisimet voivat liikkua pienillä, tarkkoilla tavoilla kiinni kauneuskynnyspartikkeleita, jotka ovat hyvin epävakaita ja nopeasti hajoavia.

Kokonaispituus Elastinen ja diffraktiivinen poikkileikkaus Mittaus (TOTEM) -kokeilu on yksi LHC: n kahdesta pienemmästä ilmaisimesta. Se mittaa protonien ja LHC: n koon kirkkaus. Hiukkasfysiikassa kirkkaus viittaa siihen kuinka tarkasti hiukkaskiihdytin tuottaa törmäyksiä.

Lopuksi on Suuri Hadron Collider eteenpäin (LHCf) -ilmaisimesta. Tämä koe simuloi kosmisia säteitä kontrolloidussa ympäristössä. Kokeilun tavoitteena on auttaa tutkijoita keksimään keinoja laatia laaja-alaiset kokeilut luonnollisesti esiintyvien kosmisen säteen törmäysten tutkimiseen.

Jokaisella ilmaisinalueella on joukko tutkijoita, jotka vaihtelevat muutamasta kymmeniästä yli tuhanteen tutkijaan. Joissakin tapauksissa nämä tutkijat etsivät samoja tietoja. Heille on rotu tehdä seuraava vallankumouksellinen löytö fysiikassa.

Miten tutkijat käsittelevät kaikkia näitä ilmaisimia kerääviä tietoja? Lue lisää seuraavasta osasta.

Oho!

Tutkijat olivat halunneet tuoda LHC: n verkossa vuonna 2007, mutta merkittävä magneettihäiriö hidasti asioita. Fermilabin rakentama valtava magneetti kärsi kriittisestä epäonnistumisesta stressitestin aikana. Insinöörit totesi, että vika johtui suunnitteluvirheestä, joka ei ottanut huomioon valtavia asynkronisia jännityksiä, joita magneetit voisivat kestää. Onneksi tutkijat, insinöörit korjasi virheen melko nopeasti. Mutta toinen heliumvuodon muodossa esiin. Nyt LHC: n pitäisi tulla verkkoon vuonna 2009 [lähde: Ammattimaisuus].

LHC-tietojen laskeminen

Saksan liittokansleri Angela Merkel vierailee LHC: ssä insinööriryhmän kanssa.

Saksan liittokansleri Angela Merkel vierailee LHC: ssä insinööriryhmän kanssa.

LHC-ilmaisimilla kerättävät 15 petatavua (eli 15 000 000 gigatavua) tietoa tutkijoilla on valtava tehtävä edellä. Miten käsittelet paljon tietoja? Mistä tiedät, että etsit jotain merkittävää tällaisessa suuressa tietojoukossa? Jopa käyttämällä supertietokone, käsittely, että paljon tietoa voi kestää tuhansia tunteja. Samanaikaisesti LHC jatkaa keräämään entistä enemmän tietoja.

CERNin ratkaisu tähän ongelmaan on LHC-laskentaverkko. Verkko on tietokoneiden verkko, joista kukin osaa analysoida tietyn osan tietoja. Kun tietokone täydentää analyysinsä, se voi lähettää löydökset keskitetysti tietokoneeseen ja hyväksyä uuden datakokonaisuuden. Niin kauan kuin tutkijat voivat jakaa tiedot osaksi paloiksi, järjestelmä toimii hyvin. Tietotekniikkateollisuudessa tätä lähestymistapaa kutsutaan grid computing.

CERNin tutkijat päättivät keskittyä käyttämään suhteellisen halpoja laitteita laskelmiensa suorittamiseen. Sen sijaan, että ostettaisiin huipputason palvelimia ja prosessoreita, CERN keskittyy off-the-shelf-laitteisiin, jotka toimivat hyvin verkossa. Heidän lähestymistapansa on hyvin samanlainen kuin strategia, jonka Google työllistää. On kustannustehokkaampaa ostaa paljon keskimääräistä laitteistoa kuin muutamia kehittyneitä laitteita.

Käyttämällä erityistä ohjelmistoa kutsutaan midware, tietokoneiden verkko pystyy tallentamaan ja analysoimaan tietoja jokaisesta LHC: n suorittamasta kokeesta. Järjestelmän rakenne on järjestetty tasoiksi:

  • Tier 0 on CERNin laskentajärjestelmä, joka käsittelee ensin tietoja ja jakaa ne muille tasoille.
  • Kaksitoista Tier 1 -sivustoa, jotka sijaitsevat useissa maissa, hyväksyvät CERN: n tiedot erityisistä tietokoneverkostoista. Nämä yhteydet pystyvät lähettämään tietoja 10 gigatavulla sekunnissa. Tason 1 kohteet käsittelevät edelleen tietoja ja jakavat sen edelleen lähettämään edelleen verkkoon.
  • Yli 100 Tier 2-sivustoa yhdistetään Tier 1 -alueisiin. Suurin osa näistä sivustoista on yliopistoja tai tieteellisiä laitoksia. Jokaisella sivustolla on useita tietokoneita, joilla voidaan käsitellä ja analysoida tietoja. Kun jokainen käsittely on valmis, sivustot työntävät tietoja varmuuskopioimaan tierijärjestelmän. Tier 1: n ja Tier 2: n välinen yhteys on tavallinen verkkoyhteys.

-A-ny Tier 2-sivusto voi käyttää mitä tahansa Tier 1-sivustoa. Syynä tähän on antaa tutkimuslaitoksille ja yliopistoille mahdollisuus keskittyä tiettyihin tietoihin ja tutkimuksiin.

Yksi tällaisen suuren verkon haaste on tietoturva. CERN päätti, että verkko ei voinut luottaa palomuureihin järjestelmän tietoliikenteen määrän vuoksi. Sen sijaan järjestelmä tukeutuu henkilöllisyystodistus ja valtuutus menetelmät LHC-tietojen luvattoman pääsyn estämiseksi.

Jotkut sanovat, että tietoturva huolestuttava on kiistanalainen asia.Siksi he ajattelevat, että LHC päätyy tuhoamaan koko maailma.

Onko se todella mahdollista? Lue seuraavasta osasta.

Tuleeko LHC tuhoamaan maailma?

CERNin insinöörit alentavat suurta dipolimagneettia LHC-tunneliin.

CERNin insinöörit alentavat suurta dipolimagneettia LHC-tunneliin.

LHC antaa tutkijoille mahdollisuuden tarkkailla partikkelien törmäyksiä energiatasolla, joka on paljon korkeampi kuin mikä tahansa aiempi koe. Jotkut ihmiset ovat huolissaan siitä, että tällaiset voimakkaat reaktiot saattavat aiheuttaa vakavia ongelmia maan päällä. Itse asiassa muutamat ihmiset ovat niin huolestuneita siitä, että he ovat nostaneet kanteen CERNia vastaan ​​yrittäessään viivyttää LHC: n aktivointia. Maaliskuussa 2008 entinen ydinturvallisuusvirkailija Walter Wagner ja Luis Sancho johti haastehakemusta Havaijin Yhdysvaltain käräjäoikeudessa. He väittävät, että LHC voisi mahdollisesti tuhota maailman [lähde: MSNBC].

Mikä on niiden huolenaihe? Voisiko LHC luoda jotain, joka voisi lopettaa kaiken elämän, kun tiedämme sen? Mitä tarkalleen voi tapahtua?

Yksi pelko on se, että LHC voisi tuottaa mustia reikiä. Mustat reiät ovat alueita, joissa aine kaatuu äärettömän tiheyden pisteeseen. CERNin tiedemiehet myöntävät, että LHC voisi tuottaa mustia reikiä, mutta he myös sanovat, että nämä mustat aukot olisivat subatomiatasolla ja romahtavat lähes välittömästi. Sen sijaan mustat aukot tähtitieteilijät tutkimuksessa tulosta koko tähti romahtaa itsessään. Tähtien massa ja protonin välillä on suuri ero.

Toinen huolenaihe on se, että LHC tuottaa eksoottisen (ja toistaiseksi hypoteettisen) materiaalin strangelets. Yksi mahdollinen oudonhuuliharjoittelu on erityisen huolestuttavaa. Cosmologists teorize, että strangelets voisi olla voimakas gravitaation kenttä, joka voisi antaa heidät muuntaa koko planeetta elottomaksi hulk.

LHC: n tutkijat hylkäävät tämän ongelman useilla vastapisteillä. Ensinnäkin he huomauttavat, että suukappaleet ovat hypoteettisia. Kukaan ei ole havainnut tällaista materiaalia universumissa. Toiseksi, he sanovat, että tällaisen materiaalin ympärillä oleva sähkömagneettinen kenttä torjuisi normaalia ainetta eikä muuta sitä muuhun. Kolmanneksi he sanovat, että vaikka tällainen asia olisikin, se olisi erittäin epävakaa ja hajoaa lähes välittömästi. Neljänneksi tiedemiehet sanovat, että korkean energian kosmiset säteet tuottavat tällaista materiaalia luonnollisesti. Koska maapallo on edelleen ympärillä, he ajattelevat, että outo-oireet ovat epämääräisiä.

Toinen teoreettinen partikkeli, jonka LHC voisi tuottaa, on magneettinen monopoli. Teoreettinen P.A.M. Dirac, monopoli on hiukkanen, jolla on yksi magneettinen varaus (pohjoiseen tai etelään) kahden sijaan. Huolta Wagner ja Sancho mainitsi, että tällaiset hiukkaset voisivat vetää materiaalia erilleen niiden lopsided magnetic charges. CERNin tiedemiehet ovat eri mieltä ja sanovat, että jos monopoleja on olemassa, ei ole mitään syytä pelätä, että tällaiset hiukkaset aiheuttaisivat tällaista tuhoa. Itse asiassa ainakin yksi tutkijaryhmä etsii aktiivisesti todisteita monopoleista toivoen, että LHC tuottaa joitain.

Muita huolenaiheita LHC: stä ovat säteilyn pelot ja se, että se tuottaa maapallon hiukkasten suurimmat energiakompetenssit. CERN toteaa, että LHC on äärimmäisen turvallinen, paksulla suojuksella, johon kuuluu 100 metriä (328 jalkaa) maata. Lisäksi henkilökunta ei ole sallittua maan alla kokeiden aikana. Mitä tulee törmäyksistä huoliin, tiedemiehet huomauttavat, että korkean energian kosmisen säteen törmäykset tapahtuvat kaiken aikaa luonnossa. Rays törmäävät auringon, kuun ja muiden planeettojen kanssa, jotka kaikki ovat vielä ympärillä ilman merkkejä haitoista. LHC: n kanssa nämä törmäykset tapahtuvat valvotussa ympäristössä. Muussa tapauksessa ei todellakaan ole mitään eroa.

Aikooko LHC edistää maailmankaikkeutemme tietämystä? Kerätäänkö kerättyjä tietoja enemmän kysymyksiä kuin vastaus? Jos aiemmat kokeilut ovat viitteitä, on todennäköisesti turvallinen veto olettaa, että vastaus molempiin kysymyksiin on kyllä.

Jos haluat lisätietoja Suuren Hadron Colliderin, hiukkasten kiihdyttimistä ja niihin liittyvistä aiheista, nopeuta seuraavien sivujen linkit.

-


Video Täydentää: Brian Cox: What went wrong at the Large Hadron Collider.




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

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com