Kaip Veikia Didysis Hadronų Susidūrėjas

{h1}

„large hadron collider“ yra milžiniška mašina, kurios mokslininkai tikisi padės jiems suprasti visatą. Sužinokite apie didįjį hadronų susidūriklį.

Šimto metrų (arba apie 328 pėdų) po žeme, tarp Prancūzijos ir Šveicarijos sienos, yra žiedinė mašina, kuri mums galėtų atskleisti Visatos paslaptis. Arba, pasak kai kurių žmonių, jis gali sunaikinti visą gyvybę Žemėje. Vienaip ar kitaip, tai didžiausia mašina pasaulyje ir ji tikrins mažiausias visatos daleles. Tai Didelis hadronų kollideris (LHC).

LHC yra Europos branduolinių tyrimų organizacijos, dar žinomos kaip CERN, remiamo projekto dalis. LHC prisijungia prie CERN greitintuvo komplekso už Ženevos, Šveicarijoje. Įjungęs LHC šviesos srauto greičiu sunaikins protonų ir jonų pluoštus. LHC sukels sijų susidūrimą viena su kita, o tada užregistruos gautą rezultatą įvykiai sukeltas susidūrimo. Mokslininkai tikisi, kad šie įvykiai mums daugiau papasakos apie tai, kaip prasidėjo visata ir iš ko ji sudaryta.

LHC yra ambicingiausias ir galingiausias iki šiol pastatytas dalelių greitintuvas. Tūkstančiai mokslininkų iš šimtų šalių dirba kartu - ir konkuruoja tarpusavyje - siekdami naujų atradimų. Šešios LHC perimetro vietos renka duomenis įvairiems eksperimentams. Kai kurie iš šių eksperimentų sutampa ir mokslininkai bandys pirmieji atskleisti svarbią naują informaciją.

Didelio hadronų susidūriklio tikslas yra padidinti mūsų žinias apie visatą. Nors atradimai, kuriuos atliks mokslininkai, gali būti pritaikyti praktikoje, tai nėra priežastis, dėl kurios šimtai mokslininkų ir inžinierių sukūrė LHC. Tai mašina, pagaminta toliau mūsų supratimui. Atsižvelgiant į tai, kad LHC kainuoja milijardus dolerių ir reikalingas daugelio šalių bendradarbiavimas, praktinio taikymo nebuvimas gali nustebinti.

- Ką mokslininkai tikisi sužinoti naudodamiesi LHC? Skaitykite toliau, kad sužinotumėte.

Ko siekia LHC?

Didelio hadronų susidūrimo įrengimas

Didelio hadronų susidūrimo įrengimas

Siekdami suprasti mūsų visatą, įskaitant jos veikimą ir tikrąją struktūrą, mokslininkai pasiūlė teoriją, vadinamą standartinis modelis. Ši teorija bando apibrėžti ir paaiškinti pagrindines daleles, kurios visatą padaro tokią, kokia ji yra. Tai jungia elementus iš Einšteino Reliatyvumo teorija su kvantinė teorija. Jame taip pat nagrinėjamos trys iš keturių pagrindinių Visatos jėgų: stipri atominė jėga, silpna branduolinė jėga ir elektromagnetinė jėga. Tai nenagrinėja gravitacija, ketvirta pagrindinė jėga.

Standartinis modelis pateikia keletą prognozių apie visatą, kurios, remiantis įvairiais eksperimentais, atrodo tiesos. Tačiau yra ir kitų modelio aspektų, kurie liko neįrodyti. Viena iš jų yra teorinė dalelė, vadinama Higso bozono dalelė.

Higso bozono dalelė gali atsakyti į klausimus apie masę. Kodėl materija turi masę? Mokslininkai nustatė daleles, kurios neturi masės, pvz neutrinų. Kodėl vienos rūšies dalelės turėtų turėti masę, o kitos neturėti? Mokslininkai pasiūlė daugybę idėjų, kaip paaiškinti masių egzistavimą. Paprasčiausias iš jų yra Higso mechanizmas. Ši teorija sako, kad gali būti dalelė ir atitinkama tarpininkaujanti jėga, kuri paaiškintų, kodėl kai kurios dalelės turi masę. Teorinės dalelės niekada nebuvo pastebėta ir jos net negali būti. Kai kurie mokslininkai tikisi, kad LHC sukurti įvykiai taip pat atskleis Higso bozono dalelių egzistavimo įrodymus. Kiti tikisi, kad renginiai suteiks užuominų apie naują informaciją, kurios mes dar nesvarstėme.

Vienintelis klausimas, kurį mokslininkai turi apie materiją, yra susijęs su ankstyvomis visatos sąlygomis. Ankstyviausiomis Visatos akimirkomis materija ir energija buvo sujungtos. Kai tik materija ir energija atsiskiria, materijos ir antimaterija sunaikino vienas kitą. Jei būtų buvę vienodo kiekio materijos ir antimedžiagos, abiejų rūšių dalelės būtų panaikinusios viena kitą. Bet mūsų laimei, visatoje buvo šiek tiek daugiau nei antimaterija. Mokslininkai tikisi, kad LHC renginių metu jie galės stebėti antimateriją. Tai gali padėti mums suprasti, kodėl, prasidėjus visatai, materijos kiekis palyginti su antimaterija buvo mažiausias.

Juodoji medžiaga taip pat gali vaidinti svarbų vaidmenį LHC tyrimuose. Dabartinis mūsų supratimas apie visatą leidžia manyti, kad dalykas, kurį galime stebėti, sudaro tik apie 4 procentus visos materijos, kuri turi egzistuoti. Pažvelgę ​​į galaktikų ir kitų dangaus kūnų judėjimą, pamatome, kad jų judesiai rodo, kad visatoje yra daug daugiau materijos, nei mes galime aptikti. Mokslininkai šią nenustatytą medžiagą pavadino tamsiąja medžiaga. Stebima ir tamsiosios medžiagos kartu gali sudaryti apie 25 procentus visatos. Kiti trys ketvirtadaliai ateis iš vadinamos pajėgos tamsi energija, hipotetinė energija, prisidedanti prie Visatos plėtimosi. Mokslininkai tikisi, kad jų eksperimentai pateiks papildomų įrodymų apie tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos egzistavimą, arba pateiks įrodymų, kurie galėtų paremti alternatyvią teoriją.

Vis dėlto tai tik dalelių fizikos ledkalnio viršūnė. Yra dar egzotiškesnių ir priešintuityvesnių dalykų, kurių gali atsirasti LHC. Kaip kas? Sužinokite kitame skyriuje.

Didelis sprogimas mažoje skalėje

Stipriai ir greitai sutriuškindamas protonus, LHC sukels protonų suskaidymą į mažesnius atominės dalelės. Šios mažos dalelės yra labai nestabilios ir egzistuoja tik sekundės dalelę, kol suyra arba rekombinuojasi su kitomis dalelėmis. Bet pagal Didžiojo sprogimo teoriją visa materija ankstyvojoje visatoje susideda iš šių mažų dalelių. Visatai plečiantis ir aušinant, šios dalelės susiliejo ir sudarė didesnes daleles, tokias kaip protonai ir neutronai.

LHC tyrimai: Keistai dalykai

Šiame pastate yra 100 m aukštyje virš kompaktiško radijo bangų detektoriaus (CMS) esanti tyrimų įstaiga.

Šiame pastate yra 100 m aukštyje virš kompaktiško radijo bangų detektoriaus (CMS) esanti tyrimų įstaiga.

Jei teorinės dalelės, antimaterija ir tamsiosios energijos nėra pakankamai neįprastos, kai kurie mokslininkai mano, kad LHC galėtų atskleisti kitų matmenų įrodymus. Mes įpratę gyventi keturių dimensijų - trijų erdvinių dimensijų ir laiko - pasaulyje. Tačiau kai kurie fizikai teoretikuoja, kad gali būti ir kitų aspektų, kurių negalime suvokti. Kai kurios teorijos turi prasmę tik tuo atveju, jei visatoje yra dar keli aspektai. Pavyzdžiui, viena stygų teorija reikalauja ne mažiau kaip 11 matmenų egzistavimo.

Stygijos teoretikai tikisi, kad LHC pateiks įrodymų, patvirtinančių jų siūlomą visatos modelį. Styginių teorija teigia, kad pagrindinis visatos elementas yra ne dalelė, o styga. Stygos gali būti atviros arba uždarytos. Jie taip pat gali vibruoti, panašiai kaip ir gitaros stygos, kai virpa gitara. Dėl skirtingų virpesių stygos atrodo skirtingi dalykai. Styga, vibruojanti į vieną pusę, pasirodys kaip elektronas. Skirtinga styga, vibruojanti kitu būdu, būtų neutrinas.

Kai kurie mokslininkai kritikavo stygų teoriją sakydami, kad nėra įrodymų, patvirtinančių pačią teoriją. Styginių teorija gravitaciją įtraukia į standartinį modelį - to mokslininkai negali padaryti be papildomos teorijos. Tai suderina Einsteino bendrojo reliatyvumo teoriją su Kvantinio lauko teorija. Tačiau vis dar nėra įrodymų, kad šios stygos egzistuoja. Jie yra per maži, kad juos būtų galima stebėti, ir šiuo metu nėra galimybių juos išbandyti. Tai paskatino kai kuriuos mokslininkus atmesti stygų teoriją kaip daugiau filosofiją, o ne mokslą.

- Straipsnio teoretikai tikisi, kad LHC pakeis kritikų mintis. Jie ieško požymių supersimetrija. Pagal standartinį modelį kiekviena dalelė turi antidalelę. Pvz., Elektronui skirta dalelė (dalelė su neigiamu krūviu) yra a pozitronas. Supersimetrija rodo, kad dalelės taip pat turi superpartneriai, kurios savo ruožtu turi savo kolegas. Tai reiškia, kad kiekviena dalelė turi tris priešines daleles. Nors gamtoje mes nematėme jokių požymių apie šias superpartijas, teoretikai tikisi, kad LHC įrodys, kad jie iš tikrųjų egzistuoja. Galbūt superdalelės galėtų paaiškinti tamsiąją medžiagą arba padėti gravitacijai priderinti prie bendro standartinio modelio.

-Koks didelis yra th-e LHC? Kiek galios jis sunaudos? Kiek kainavo statyba? Sužinokite kitame skyriuje.

Viskas, ką žinai, yra neteisinga

Daugelis mokslininkų, dirbančių su LHC projektu, lengvai pripažįsta, kad nėra tikri, kas nutiks, kai mašina pradės veikti. Taip yra todėl, kad niekada nebuvo dalelių greitintuvo, kuris būtų toks galingas kaip LHC. Geriausias dalykas, kurį gali padaryti mokslininkas, yra išsilavinęs spėjimas. Keletas mokslininkų taip pat tvirtina, kad jie būtų laimingi, jei LHC surinkti įrodymai prieštarautų jų lūkesčiams, nes tai reikštų, kad reikia dar daugiau išmokti.

LHC pagal skaičius

Didžiojo hadronų kolliderio magneto šerdis

Didžiojo hadronų kolliderio magneto šerdis

„Large Hadron Collider“ yra masyvi ir galinga mašina. Jį sudaro aštuoni sektoriai. Kiekvienas sektorius yra lankas, apribotas abiejuose galuose skyriumi, vadinamu an intarpas. LHC apimtis yra 27 kilometrai (16,8 mylių). Akseleratoriaus vamzdžiai ir susidūrimo kameros yra 100 metrų (328 pėdų) po žeme. Mokslininkai ir inžinieriai gali patekti į techninės priežiūros tunelį, kuriame įrengtos mašinos, nusileisdami keltuvuose ir laiptuose, esančiuose keliose vietose išilgai LHC perimetro. CERN yra antžeminės pastatų konstrukcijos, kuriose mokslininkai gali rinkti ir analizuoti LHC generuojamus duomenis.

LHC naudoja magnetus, norėdamas nukreipti protonų pluoštus, nes jie šviesos greičiu juda 99,99 procento. Magnetai yra labai dideli, daugelis jų sveria keletą tonų. LHC yra apie 9 600 magnetų. Magnetai atšaldomi iki vėsio 1,9 laipsnio Kelvino (-271,25 Celsijaus arba -456,25 Farenheito). Tai šalčiau nei kosmoso vakuumas.

Kalbant apie vakuumus, LHC viduje esančios protonų pluoštai eina per vamzdžius, kuriuos CERN vadina „ypač dideliu vakuumu“. Tokio vakuumo sukūrimo priežastis yra vengti dalelių, su kuriomis protonai galėtų susidurti, prieš pasiekdami tinkamus susidūrimo taškus. Netgi viena dujų molekulė gali sukelti eksperimentą nesėkmę.

LHC perimetru yra šešios sritys, kuriose inžinieriai galės atlikti eksperimentus. Pagalvokite apie kiekvieną sritį tarsi mikroskopą su skaitmeniniu fotoaparatu. Kai kurie iš šių mikroskopų yra didžiuliai - ATLAS eksperimentas yra 45 metrų (147,6 pėdų) ilgio, 25 metrų (82 pėdų) ilgio ir sveriantis 7000 tonų (5443 metrinės tonos) prietaisas [šaltinis: ATLAS].

Kaip veikia didysis hadronų susidūrėjas: hadronų

„Big Hadron Collider“ eksperimentų apžvalga

LHC ir su juo susijusiuose eksperimentuose yra apie 150 milijonų jutiklių. Tie jutikliai rinks duomenis ir siųs juos į įvairias skaičiavimo sistemas. CERN duomenimis, eksperimentų metu surinktų duomenų kiekis bus apie 700 megabaitų per sekundę (MB / s). Kasmet tai reiškia, kad LHC surenka apie 15 petaitų duomenų. Petabaitas yra milijonas gigabaitų. Tiek duomenų galima užpildyti 100 000 DVD diskų [šaltinis: CERN].

LHC paleisti reikia daug energijos. CERN apskaičiavo, kad per metus susidėvėjusio automobilio energijos suvartojimas bus apie 800 000 megavatvalandžių (MWh). Jis galėjo būti daug didesnis, tačiau žiemos mėnesiais objektas neveiks. CERN duomenimis, visos šios energijos kaina bus šauniai 19 milijonų eurų. Tai beveik 30 mln. USD per metus sąskaitos už elektrą, kurios statyba kainuoja daugiau nei 6 mlrd. USD [šaltinis: CERN]! -

-Kas tiksliai atsitinka eksperimento metu? Skaitykite toliau, kad sužinotumėte.

Kas yra šauniau, nei būti šauniam?

Kodėl atvėsinti magnetus iki absoliučios nulio temperatūros? Esant tokiai temperatūrai, elektromagnetai gali veikti be jokios elektros varžos. LHC sunaudoja 10 800 tonų (9 798 metrinės tonos) skysto azoto, kad atšaldytų magnetus iki 80 laipsnių Kelvino (-193,2 Celsijaus arba -315,67 Farenheito). Tada likusiam jų kiekiui atvėsinti naudojama apie 60 tonų (54 metrinės tonos) skysto helio [šaltinis: CERN].

LHC: sutriuškinantys protonai

CERN lankytojų centre Ženevoje esantis didžiojo hadronų susidūrimo modelis.

CERN lankytojų centre Ženevoje esantis didžiojo hadronų susidūrimo modelis.

LHC principas yra gana paprastas. Pirma, jūs iššaunate du dalelių pluoštus dviem keliais, vieną einant pagal laikrodžio rodyklę, o kitą - prieš laikrodžio rodyklę. Jūs pagreitinate abi spindulius iki šviesos greičio. Tada nukreipiate abi sijas vienas į kitą ir žiūrite, kas atsitiks.

Įranga, reikalinga šiam tikslui pasiekti, yra kur kas sudėtingesnė. LHC yra tik viena viso CERN dalelių greitintuvo dalis. Prieš bet kokius protonus ar jonai įeidami į LHC, jie jau praėjo keletą žingsnių.

Pažvelkime į protono gyvenimą, kai jis eina per LHC procesą. Pirmiausia, mokslininkai turi pašalinti vandenilio atomų elektronus, kad susidarytų protonai. Tada protonai patenka į LINAC2, mašina, iššaunanti protonų pluoštus į greitintuvą, vadinamą PS stiprintuvas. Šios mašinos naudoja įtaisus, vadinamus radijo dažnio ertmės pagreitinti protonus. Ertmėse yra radijo dažnio elektrinis laukas, stumiantis protonų pluoštus į didesnį greitį. Milžiniški magnetai sukuria magnetinius laukus, reikalingus protonų pluoštams sekti. Kalbant apie automobilį, pagalvokite apie radijo dažnio ertmes kaip akceleratorių, o magnetus - kaip už vairo

- Kai protonų pluoštas pasiekia reikiamą energijos lygį, „PS Booster“ suleidžia jį į kitą greitintuvą, vadinamą Super protonų sinchotronas (SPS). Sijos ir toliau kaupiasi greičiu. Iki šiol sijos susiskirstė į kekės. Kiekvienoje krūvoje yra 1,1 x 1011 protonų, ir viename pluošte yra 2 808 kekės [šaltinis: CERN]. SPS į LHC įpurškia pluoštus, kai viena sija juda pagal laikrodžio rodyklę, o kita eina prieš laikrodžio rodyklę.

LHC viduje sijos toliau įsibėgėja. Tai trunka apie 20 minučių. Didžiausiu greičiu sijos kiekvieną sekundę aplink LHC skrieja 11 245 kartus. Abi pluoštai susilieja vienoje iš šešių detektorių vietų, išdėstytų palei LHC. Šioje vietoje per sekundę įvyks 600 milijonų susidūrimų [šaltinis: CERN].

Kai du protonai susiduria, jie suskaidomi į dar mažesnes daleles. Tai apima subatomines daleles, vadinamas kvarkai ir sušvelninta jėga gluonas. Kvarkai yra labai nestabilūs ir mažėja per sekundės dalį. Detektoriai renka informaciją stebėdami subatominių dalelių kelią. Tada detektoriai siunčia duomenis į kompiuterinių sistemų tinklelį.

Ne kiekvienas protonas susidurs su kitu protonu. Net turint tokį pažangų aparatą kaip LHC, neįmanoma nukreipti mažų dalelių, tokių kaip protonai, pluošto, kad kiekviena dalelė susidurtų su kita. Protonai, kurie nesugeba susidurti, toliau bus nukreipti į pluošto išmetimo sekciją. Ten iš grafito padaryta sekcija sugers siją. Sijos išmetimo sekcijos geba absorbuoti sijas, jei LHC viduje kažkas negerai. Norėdami sužinoti daugiau apie kietųjų dalelių greitintuvų mechaniką, pažiūrėkite, kaip veikia „Atom Smashers“.

-LHC turi šešis detektorius, išdėstytus išilgai jo perimetro. Ką šie detektoriai veikia ir kaip jie veikia? Sužinokite kitame skyriuje.

Daugiau dalelių

Įvykiai LHC viduje taip pat sukels fotonus (šviesos daleles), pozitronus (elektronų daleles) ir muonus (neigiamai įkrautas daleles, sunkesnes už elektronus).

LHC detektoriai

Peteris Higgsas, žmogus, kuriam buvo įvardinta Higso bozono dalelė, apkeliavo LHC.

Peteris Higgsas, žmogus, kuriam buvo įvardinta Higso bozono dalelė, apkeliavo LHC.

Šešios LHC perimetro zonos, kurios rinks duomenis ir atliks eksperimentus, yra tiesiog žinomos kaip detektoriai. Kai kurie iš jų ieškos tos pačios rūšies informacijos, nors ir ne tuo pačiu būdu. Yra keturios pagrindinės detektorių vietos ir dvi mažesnės.

-Dektorius, žinomas kaip Toroidiniai LHC aparatai (ATLAS) yra didžiausia iš krūvos. Jis yra 46 metrų (150,9 pėdų) ilgio, 25 metrų (82 pėdų) aukščio ir 25 metrų pločio. Jo esmė yra įtaisas, vadinamas vidiniu sekimo įtaisu. Vidinis stebėjimo prietaisas nustato ir analizuoja dalelių, praeinančių per ATLAS detektorių, momentą. Aplink vidinį trakerį yra a kalorimetras. Kalorimetrai matuoja dalelių energiją jas sugerdami. Mokslininkai gali pažvelgti į kelią, kurį dalelės nuėjo, ir ekstrapoliuoti informaciją apie juos.

ATLAS detektorius taip pat turi spektrometras. Muonai yra neigiamai įkrautos dalelės, 200 kartų sunkesnės nei elektronai. Muonai gali keliauti per kalorimetrą nesustodami - tai vienintelė dalelė, galinti tai padaryti. Spektrometras matuoja kiekvieno muono pagreitį daviklių davikliais. Šie jutikliai gali nustatyti ATLAS detektoriaus magnetinio lauko svyravimus.

Kompaktiškas „Muon“ solenoidas (CMS) yra dar vienas didelis detektorius. Kaip ir ATLAS detektorius, CMS yra bendrosios paskirties detektorius, kuris aptinka ir matuoja per susidūrimus išsiskyrusias daleles. Detektorius yra milžiniško solenoido magneto viduje, kuris gali sukurti beveik 100 000 kartų stipresnį magnetinį lauką nei Žemės magnetinis laukas [šaltinis: CMS].

Tada yra ALICE, kuri reiškia Didelis jonų kolliderio eksperimentas. Inžinieriai sukūrė ALICE, kad galėtų ištirti geležies jonų susidūrimus. Susispaudę geležies jonai esant didelei energijai, mokslininkai tikisi atkurti tokias pačias sąlygas kaip ir iškart po didžiosios sprogimo. Jie tikisi, kad jonai išsiskirstys į kvarko ir gluono mišinį. Pagrindinis ALICE komponentas yra Laiko projekcijos kamera (TPC), kuri ištirs ir rekonstruos dalelių trajektorijas. Kaip ir ATLAS bei CMS detektoriai, ALICE taip pat turi melionų spektrometrą.

Kitas yra Didelis hadronų susidūrėjas grožis (LHCb) detektoriaus vieta. LHCb tikslas yra ieškoti antimaterijos įrodymų. Tai daroma ieškant dalelės, vadinamos grožio kvarkas. Subdetektorių serija, apimanti susidūrimo vietą, tęsiasi 20 metrų (65,6 pėdų) ilgio. Detektoriai gali judėti mažais, tiksliais būdais, kad sugautų grožio kvarko daleles, kurios yra labai nestabilios ir greitai suyra.

TOTal elastinio ir difrakcinio skerspjūvio matavimas (TOTEM) eksperimentas yra vienas iš dviejų mažesnių detektorių LHC. Tai išmatuos protonų ir LHC dydį šviesumas. Dalelių fizikoje šviesumas reiškia, kaip tiksliai dalelių greitintuvas sukelia susidūrimus.

Pagaliau yra Didelis hadronų susidūrėjas Persiųsti (LHCf) detektoriaus vieta. Šis eksperimentas modeliuoja kosminius spindulius kontroliuojamoje aplinkoje. Eksperimento tikslas yra padėti mokslininkams sugalvoti būdus, kaip sukurti plataus masto eksperimentus natūraliai vykstantiems kosminių spindulių susidūrimams tirti.

Kiekvienoje detektoriaus vietoje dirba tyrėjų komanda, nuo kelių dešimčių iki daugiau nei tūkstančio mokslininkų. Kai kuriais atvejais šie mokslininkai ieškos tos pačios informacijos.Jiems tai yra varžybos padaryti kitą revoliucinį atradimą fizikoje.

Kaip mokslininkai tvarkys visus duomenis, kuriuos šie detektoriai surenka? Daugiau apie tai kitame skyriuje.

Oi!

Mokslininkai tikėjosi LHC internete paskelbti 2007 m., Tačiau didelis magneto gedimas sulėtino situaciją. Didžiulis „Fermilab“ pagamintas magnetas patyrė kritinę gedimą atliekant testavimą nepalankiausiomis sąlygomis. Inžinieriai nustatė, kad gedimas atsirado dėl projektavimo trūkumo, neatsižvelgiant į didžiulius asinchroninius įtempius, kuriuos gali patirti magnetai. Tyrėjų laime, inžinieriai gana greitai ištaisė trūkumą. Tačiau pasirodė dar vienas helio nuotėkio pavidalas. Dabar LHC turėtų prisijungti 2009 m. [Šaltinis: Profesionali inžinerija].

LHC duomenų skaičiavimas

Vokietijos kanclerė Angela Merkel su inžinierių grupe lankosi LHC.

Vokietijos kanclerė Angela Merkel su inžinierių grupe lankosi LHC.

Kiekvienais metais turėdami 15 duomenų bazių (15 000 000 gigabaitų), surinktų LHC detektorių, mokslininkai turi atlikti didžiulę užduotį. Kaip jūs apdorojate tiek informacijos? Kaip jūs žinote, kad žiūrite į ką nors reikšmingo per tokį didelį duomenų rinkinį? Net naudojant superkompiuterį, tokios informacijos apdorojimas gali užtrukti tūkstančius valandų. Tuo tarpu LHC toliau kaups dar daugiau duomenų.

CERN yra šios problemos sprendimas LHC kompiuterių tinklelis. Tinklelis yra kompiuterių tinklas, kurių kiekvienas gali savarankiškai analizuoti duomenų dalį. Kai kompiuteris baigs analizę, jis gali nusiųsti išvadas į centralizuotą kompiuterį ir priimti naują duomenų dalį. Kol mokslininkai gali padalinti duomenis į dalis, sistema veikia gerai. Kompiuterių pramonėje šis požiūris vadinamas tinklelio skaičiavimas.

CERN mokslininkai nusprendė sutelkti dėmesį į santykinai nebrangios įrangos naudojimą skaičiavimams atlikti. Užuot pirkęs pažangiausius duomenų serverius ir procesorius, CERN koncentruojasi ties nepriekaištinga aparatine įranga, galinčia gerai veikti tinkle. Jų požiūris labai panašus į strategiją, kurią taiko „Google“. Ekonomiškiau yra įsigyti daug vidutinės techninės įrangos nei keletą pažangių įrenginių.

Naudojant specialią programinės įrangos rūšį, vadinamą tarpinė programinė įranga, kompiuterių tinklas galės saugoti ir analizuoti kiekvieno LHC atlikto eksperimento duomenis. Sistemos struktūra suskirstyta į pakopas:

  • 0 pakopa yra CERN skaičiavimo sistema, kuri pirmiausia apdoros informaciją ir padalins ją į kitų pakopų dalis.
  • Dvylika 1 pakopos svetainių, esančių keliose šalyse, priims duomenis iš CERN per tam skirtas kompiuterio jungtis. Šios jungtys galės perduoti duomenis 10 gigabaitų per sekundę greičiu. Pirmos pakopos svetainės toliau apdoros duomenis ir padalins juos, kad būtų nusiųstos toliau tinklelyje.
  • Daugiau nei 100 2 pakopos vietų bus sujungtos su 1 pakopos vietomis. Daugelis šių svetainių yra universitetai ar mokslo institucijos. Kiekvienoje svetainėje bus keli kompiuteriai, skirti duomenims apdoroti ir analizuoti. Užbaigus kiekvieną apdorojimo užduotį, svetainėse bus kuriami duomenų atsarginės kopijos lygmenys. Ryšys tarp 1 ir 2 pakopų yra standartinis tinklo ryšys.

-A-ny 2 pakopos svetainė gali patekti į bet kurią 1 pakopos svetainę. To priežastis yra leisti mokslo įstaigoms ir universitetams sutelkti dėmesį į konkrečią informaciją ir mokslinius tyrimus.

Vienas iš tokio didelio tinklo iššūkių yra duomenų saugumas. CERN nustatė, kad tinklas negali pasikliauti ugniasienėmis dėl to, kad sistemoje yra daug duomenų srauto. Vietoj to sistema remiasi identifikacija ir leidimas procedūras, skirtas užkirsti kelią neteisėtai prieigai prie LHC duomenų.

Kai kurie žmonės sako, kad nerimauti dėl duomenų saugumo yra labai svarbu. Taip yra todėl, kad, jų manymu, LHC sunaikins visą pasaulį.

Ar tai tikrai įmanoma? Sužinokite kitame skyriuje.

Ar LHC sunaikins pasaulį?

CERN inžinieriai nuleidžia didelį dipolio magnetą į LHC tunelį.

CERN inžinieriai nuleidžia didelį dipolio magnetą į LHC tunelį.

LHC leis mokslininkams stebėti dalelių susidūrimus kur kas aukštesniame nei bet kurio ankstesnio eksperimento energijos lygyje. Kai kurie žmonės nerimauja, kad tokios galingos reakcijos gali sukelti rimtą bėdą Žemei. Tiesą sakant, keli žmonės yra tokie susirūpinę, kad pateikė ieškinį CERN, siekdami atidėti LHC aktyvavimą. 2008 m. Kovo mėn. Buvę branduolinės saugos pareigūnai Walteris Wagneris ir Luisas Sancho vedė ieškinį Havajų JAV apygardos teisme. Jie teigia, kad LHC gali sunaikinti pasaulį [šaltinis: MSNBC].

Koks jų rūpesčių pagrindas? Ar gali LHC sukurti tai, kas galėtų baigtis visam gyvenimui, nes mes tai žinome? Kas tiksliai gali nutikti?

Viena baimė yra ta, kad LHC gali susidaryti juodosios skylės. Juodosios skylės yra sritys, kuriose medžiaga suskyla į begalinio tankio tašką. CERN mokslininkai pripažįsta, kad LHC gali sudaryti juodąsias skylutes, tačiau jie taip pat sako, kad tos juodosios skylės būtų subatominiame mastelyje ir žlugtų beveik akimirksniu. Atvirkščiai, juodųjų skylių astronomų tyrimas lemia tai, kad visa žvaigždė griūva pati. Yra didelis skirtumas tarp žvaigždės ir protono masės.

Kitas rūpestis yra tas, kad LHC pagamins egzotišką (ir iki šiol hipotetinę) medžiagą, vadinamą keistuoliai. Vienas galimas keistų bruožų ypatingas nerimas. Kosmologai teorizuoja, kad keistuoliai gali turėti galingą gravitacinį lauką, kuris leistų jiems paversti visą planetą negyvomis daugybėmis.

LHC mokslininkai atmeta šį susirūpinimą, naudodamiesi keliais kontrapunktais. Pirma, jie pabrėžia, kad keistuoliai yra hipotetiniai. Niekas tokios medžiagos Visatoje nepastebėjo. Antra, jie sako, kad elektromagnetinis laukas aplink tokią medžiagą atstumia normalią materiją, o ne pakeis ją į ką nors kitą. Trečia, jie sako, kad net jei tokia materija egzistuotų, ji būtų labai nestabili ir beveik akimirksniu suirtų. Ketvirta, mokslininkai teigia, kad aukštos energijos kosminiai spinduliai tokią medžiagą turėtų gaminti natūraliai. Kadangi Žemė vis dar yra aplinkui, jie teorizuoja, kad keistuoliai yra ne problema.

Kita teorinė dalelė, kurią gali generuoti LHC, yra a magnetinis monopolis. Teorizavo P.A.M. Dirac, vienpolė yra dalelė, turinti vieną magnetinį krūvį (šiaurę ar pietus), o ne du. Wagnerio ir Sancho nurodytas susirūpinimas yra tas, kad tokios dalelės gali atitraukti medžiagą, nes jose yra magnetiniai krūviai. CERN mokslininkai nesutinka sakydami, kad jei egzistuoja monopoliai, nėra pagrindo baimintis, kad tokios dalelės sukels tokį sunaikinimą. Tiesą sakant, bent viena tyrėjų komanda aktyviai ieško monopolių įrodymų, tikėdamasi, kad LHC juos pagamins.

Kiti susirūpinimą keliantys LHC klausimai yra radiacijos baimė ir tai, kad jis sukels didžiausias dalelių energijos susidūrimus Žemėje. CERN teigia, kad LHC yra ypač saugus, o ant jo storas ekranas yra 100 metrų (328 pėdų) žemės. Be to, eksperimentams personalui neleidžiama leisti po žeme. Kalbėdami apie susirūpinimą dėl susidūrimų, mokslininkai pabrėžia, kad gamtoje visą laiką vyksta susidūrimai su daug energijos sukeliančiais kosminiais spinduliais. Spinduliai susiduria su saule, mėnuliu ir kitomis planetomis, kurios vis dar yra aplink, be žalos ženklų. Su LHC šie susidūrimai įvyks kontroliuojamoje aplinkoje. Kitaip tikrai nėra skirtumo.

Ar LHC pavyks išplėsti mūsų žinias apie visatą? Ar surinkti duomenys kels daugiau klausimų, nei atsakys? Jei praeities eksperimentai rodo ką nors, turbūt galima patikėti, kad atsakymas į abu šiuos klausimus yra „taip“.

Norėdami sužinoti daugiau apie „Big Hadron Collider“, dalelių greitintuvus ir susijusias temas, pereikite prie nuorodų kitame puslapyje.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


'Yeti' Plaukai? Nieko Tokio Bjauraus, Randa Mokslininkai
'Yeti' Plaukai? Nieko Tokio Bjauraus, Randa Mokslininkai

Žmonėms Būtų Šaunu Rasti Užsieniečių
Žmonėms Būtų Šaunu Rasti Užsieniečių

Mokslas Naujienos


Maitinantis 11 Ryklių Nuojauta Baigiamas Stebėtinu Vingiu... Ir Burna Ryklio 1 Grupei
Maitinantis 11 Ryklių Nuojauta Baigiamas Stebėtinu Vingiu... Ir Burna Ryklio 1 Grupei

Nuostabi Astronomija: Viktorijos Laikų Dangaus Iliustracijos
Nuostabi Astronomija: Viktorijos Laikų Dangaus Iliustracijos

Mobilioji Sveikatos Technika Atrodo Daug Žadanti, Tačiau Ar Ji Veikia?
Mobilioji Sveikatos Technika Atrodo Daug Žadanti, Tačiau Ar Ji Veikia?

Vandens Vonioje Vėl Sukurti Juodų Skylių Kraštai
Vandens Vonioje Vėl Sukurti Juodų Skylių Kraštai

Kultūra Skatina Lyčių Atotrūkį Tarp Erdvinių Galimybių, Tyrimų Radinius
Kultūra Skatina Lyčių Atotrūkį Tarp Erdvinių Galimybių, Tyrimų Radinius


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com