100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как выглядит Большой Адронный Коллайдер изнутри

# галерея | Большой адронный коллайдер изнутри

«Вы слишком сильно вовлечены в поиск бозона Хиггса». Таковым было предостережение Питера Хиггса для CERN. Английский физик-теоретик, который по праву считается отцом данной скалярной частицы, разочарован, что основным предназначением БАК является поиск бозона Хиггса. Теперь, когда существование бозона Хиггса мало у кого вызывает сомнения, существует большой риск, что для большинства коллайдер станет лишь дорогой игрушкой, жизненный цикл которой подходит к концу.

Для того чтобы не допустить распространения данного заблуждения нужно максимально разнообразить исследования. К примеру, шагнуть далеко вперед в исследованиях относительно развития Всемирной паутины, которая была создана британским ученым Тимоти Джон Бернерсом-Ли и группой других ученых как выход из ситуации в связи с отсутствием свободного номера для совместного проекта.

Директор CERN по связям с общественностью Джеймс Жиль заявил, что интерес для CERN представляют исследования закономерностей, образующих фундамент современной науки о Вселенной. 27-километровый БАК, который представляет собой кольцеобразную конструкцию из вакуумных труб, исполненных из стали, окруженную сетью из восьми сверхпроводящих магнитов, четырех основных и трех вспомогательных детекторов, множества систем охлаждения, а также устройств для считывания данных очень часто называют «самым быстрым треком на Земле».

По словам господина Жиля, магниты с криогенной системой охлаждения могут разгонять пучки протонов водорода до скорости 11 000 кругов в секунду (99,99 процента скорости света). Сталкивая пучки протонов, движущихся в противоположных направлениях, генерируется огромное количество энергии, которую измеряют ученые CERN в поисках новых знаний о Вселенной. Бозон Хиггса является лишь маленькой частью квеста, посвященного пониманию структуры Вселенной и сущности человека.

С февраля этого года БАК находится в спящем режиме. Он возобновит протон-протонные столкновения высоких энергий в 2015 году и будет непрерывно работать на протяжении трех лет. Напомним, что ему еще предстоит пролить свет на будоражащие умы ученых темную материю и темную энергию. Как же выглядит БАК изнутри?

Административные и здания для проведения экспериментов CERN расположены рядом с горным хребтом Юра в Швейцарии и Франции. Большинство сотрудников CERN пересекают границу между Швейцарией и Францией несколько раз в день. Достаточно сесть на трамвай № 18 от Женевы, который может благополучно доставить вас в приемную.

При выходе из трамвая большинство встречает большой купол под названием «Глобус науки и инноваций». Он встречает посетителей и информирует об исследованиях, проводимых в CERN. Стоит отметить, что шар полностью состоит из дерева.

В доме под № 33, в котором расположен центр приема посетителей, на полу находится калейдоскоп под названием «Космические песни». Он был разработан французским скульптором Сержем Моро в 1986 году. Цвета и интенсивность изменяются в зависимости от взаимодействия первичных космических лучей с атмосферой Земли.

Устаревшие детекторы частиц были переработаны, а на их базе создана композиция в стиле ретро-современного искусства.

CERN была создана в 1954 году, а на создание вот таких классических конструкций из середины 20 века ушло немало времени.

Читайте так же:
Как перестать бояться щекотки, несколько эффективных упражнений

В стенах этого коридора родилась Всемирная паутина.

Возле компактного мюонного соленоида (CMS), одного из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц, простаивает много тяжелого подъемного оборудования. Стоит отметить, что никаких планов по перемещению CMS нет, все ремонтные работы проводятся на месте.

Охлаждающие вещества, сжатый воздух и все необходимое закачиваются в компактный мюонный соленоид с помощью этих массивных труб.

Комната управления CMS в связи с приостановкой работы коллайдера на данный момент ничем не отличается от кабинета продавца ценными бумагами. Комната представляет собой завод по мониторингу и обработке огромного количества информации. Пустые бутылки шампанского в дальнем углу напоминают о праздновании былых открытий.

Минимальное количество сотрудников, которое остается в диспетчерской для того, чтобы следить за энергоснабжением, охлаждением и газами. Швейцария не может полностью обеспечить БАК необходимой электроэнергией, поэтому объект питают как швейцарские, так и французские источники энергии. На БАК также есть собственная дизельная электростанция для аварийных случаев.

Большая часть оборудования выключена, но вокруг объекта все же есть несколько включенных детекторов и переключателей.

Официальными цветами CERN являются оранжевый и синий. Синие каски ожидают посетителей станции ALICE.

Оказавшись на этом месте, можно быть убитым электротоком, облученным радиацией, отравленным ядом или испаренным. Встреча с каждой единицей оборудования, которое находится здесь в большом количестве, может закончиться смертельным исходом.

Когда БАК запущен и работает в штатном режиме, главной задачей вычислительной команды CERN является отслеживание и запись результатов 600 миллионов столкновений протонов в секунду. Именно поэтому каждая станция с детекторами оснащена множеством серверов, кабелей, разъемов, переключателей и регуляторов.

Перед нами уменьшенная модель многоэтажного детектора частиц CMS.

Основы техники безопасности или руководство как за пять шагов превратиться в супергероя в маске.

Безопасность на БАК прежде всего. Сканеры сетчатки глаза и другие меры на своем месте, и только уполномоченный персонал может получить доступ к детектору и туннелям БАК.

На изображении находится детектор CMS собственной персоной. Трубы, через которые проходят миллионы протонов в секунду, на данный момент отдыхают, как и сам коллайдер, а их диаметр составляет всего 1 м. Это все создано для того чтобы понять, что же происходит при столкновении высокоэнергетических пучков.

Расположенный на глубине 100 м под землей компактный мюонный соленоид весит 12 500 т, а его габариты равны – 15 х 25 м (длина х высота).

Огромные размеры детектора CMS помогут посетителям ощутить себя песчинкой в океане.

Туннели между станциями детектора выглядят менее захватывающе, но содержание их в рабочем состоянии критически важно. БАК по-прежнему остается самым дорогостоящим проектом в своем роде, но при его строительстве инженеры сумели сэкономить немного средств, использовав повторно кольцевой туннель, который был выкопан для Большого электрон-позитронного коллайдера.

Пучки протонов путешествуют в противоположных направлениях внутри двух смежных, но отдельных труб. Как только они приближаются к станции детектора, их пути пересекаются и они сталкиваются. Неиспользованные протоны просто разбиваются о бетонную стену.

Внутри туннелей работники БАК передвигаются почти так же, как и снаружи. Правда, транспорт здесь более интересный.

Читайте так же:
Как работает рыбный завод

Стоит отметить, что высота туннелей БАК над уровнем моря на самом деле колеблется. Данные дисперсии объясняются типом окружающей почвы.

Радиоактивные канистры, клейкая лента и обилие фольги.

Здесь можно оставить свой след.

Станция ALICE (A Large Ion Collider Experiment) — одна из шести экспериментальных установок, сооруженных на БАК в CERN. «Алиса» использует менее мощные магниты, которые можно охладить при помощи обычной воды.

Габариты ALICE равны 26 х 16 х 16 м (длина х высота х ширина), вес – 10 000 т.

Глядя на детекторы, которые включают в себя огромное количество разных кабелей, невольно вспоминаются разные научно-фантастические фильмы.

Когда БАК работает, огромные красные двери на обратной стороне ALICE закрыты.

Если вам удастся оторвать взгляд от ALICE, то можно заметить знакомые трубы, которые находятся на уровне земли.

В настоящее время ALICE и три других детектора находятся на модернизации и вернутся к работе только в 2015 году.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Начиная со знаменитого романа Герберта Уэллса “Война миров”, вот уже на протяжении 100 лет человечество рассматривало последствия и конфликты, которые могут …

Земля круглая или плоская? Об этом до сих пор спорят. Кто-то на хайпе, кто-то по убеждениям. Мы же приняли нейтралитет и попробовали взвесить все за и против обоих теорий. Хотя, конечно, мы понимаем, какая она на самом деле.

Компания SpaceX отказалась от использования старых лодок для ловли головных обтекателей ракет. Они помогали ей экономить по 6 миллионов долларов при каждом запуске. Рассказываем, какими были лодки и почему от них было решено отказаться.

Внутри Большого адронного коллайдера (30 фото)

Вы, наверное, помните, как пару лет назад ходили шутки о конце света по вине коллайдера? Благодаря им этот научный эксперимент стал известен чуть ли не каждому. А вот как эта махина выглядит — знают далеко не все.

Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider; LHC) — это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire; CERN) на границе Швейцарии и Франции.

БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тыс. учёных и инженеров из более чем 100 стран.

Компактный мюонный соленоид. Три конфентрических цилиндра, каждый из которых состоит из многих силиконовых полосчатых детекторов (прямоугольные устройства бронзового цвета, похожие на аккумуляторы для цифровых фотоаппаратов) окружают место, где сталкиваются протоны. (CERN)

Процесс ультразвуковой и индукционной сварки с помощью специальных сварочных материалов между двумя магнитами коллайдера в секторе 3-4. (Maximilien Brice/CERN)

Видимые повреждения магнитов Большого адронного коллайдера в секторе 3-4. Когда коллайдер включили, плохой электрический контакт между двумя магнитами ускорителя стал причиной утечки гелия — в тоннель утекло 6 тонн. В результате скачок температуры повредил 53 магнита. (Maximilien Brice/CERN)

Читайте так же:
Как устроен кинотеатр IMAX и 4DХ

Детали повреждений магнитов коллайдера в секторе 3-4. (Maximilien Brice/CERN)

Передвижение и установка квадруполя в секторе 3-4 в тоннеле Большого адронного коллайдера. (Maximilien Brice/CERN)

Магнит-заменитель для сектора 3-4 опускают в тоннель. (Maximilien Brice/CERN)

Передвижение и установка квадруполя в секторе 3-4 в тоннеле Большого адронного коллайдера. (Maximilien Brice/CERN)

Перевозка квадрупольной линзы по сектору 3-4. (Maximilien Brice/CERN)

Установка нового диполя в секторе 3-4. (Maximilien Brice/CERN)

Детали одного из холодильников коллайдера в 18 киловатт, который является частью большой криогенной системы, используемой для поддержания температур (-271,25°C), необходимых для супержидкого гелия. (Mona Schweizer/CERN)

Полупроводниковый датчик встраивается в датчик переходного излучения для эксперимента детектора ATLAS в коллайдере. Это два из трех главных компонентов внутреннего детектора. Они будут работать вместе, чтобы измерить траектории, производимые в протон-протонных столкновениях в центре детектора, когда коллайдер включен. (Maximilien Brice/CERN)

Подвал с автоматизированной лентой для магнитной записи в компьютерном центре CERN. Эти пленки используются для хранения данных Большого адронного коллайдера, с которых фрагменты данных копируются на перекрывающий кэш диска для быстрого и легкого доступа. Управление картриджами с магнитными лентами теперь полностью автоматизировано, они хранятся в специальных подвальных помещениях на полках, откуда их достает робот. (Claudia Marcelloni/Maximilien Brice/CERN)

Ремонтные работы над магнитом L3 в детекторе ALICE. (Mona Schweizer/CERN)

Компактный мюонный соленоид перед закрытием. (Maximilien Brice/Michael Hoch/Joseph Gobin/CERN)

Лин Эванс (Lyn Evans) — руководитель проекта Большого адронного коллайдера. (Maximilien Brice/CERN)

Экранирование магнита L3 в детекторе ALICE. (Mona Schweizer/CERN)

Последние приготовления по замене магнита, который уже готов для опускания в сектор 3-4. (Maximilien Brice/CERN)

Тоннель с ловушками пучка Большого адронного коллайдера в секторе 6. Ловушки пучка — это механизмы поглощения, в которых мощные лучи можно полностью извлечь из коллайдера. Они состоят из семиметровых углеродных цилиндров по 700 мм в диаметре. Эти цилиндры помещены в водоохлаждаемый стальной баллон, окруженный 750 тоннами бетона и железного экранирования. Знак наверху предупреждает о наличии гелия, аргона и/или азота в трубах — газов, которые (при утечке) могут заменить кислород и вызвать бессознательное состояние. (Claudia Marcelloni/Maximilien Brice/CERN)

Внедрение модуля в верхнюю часть детектора ALICE, чтобы заряженные частицы в промежуточные интервалы импульсов им распознавались. Время вместе с импульсами и длиной трека измеряется специальными детекторами и используется для вычисления массы частиц. (Mona Schweizer/CERN)

Часть магнита LHCb. (Peter Ginter/CERN)

Прибор для коллимирования в Большом адронном коллайдере. Мощная система коллимации защищает ускоритель от повреждения в результате неконтролируемого отклонения потока частиц. (Claudia Marcelloni/CERN)

В тоннеле Большого адронного коллайдера, где соединяются ловушки пучков. (Maximilien Brice/CERN)

Компактный мюонный соленоид перед закрытием. (Maximilien Brice/Michael Hoch/Joseph Gobin/CERN)

Магнит L3 перед закрытием и изоляцией. (Mona Schweizer/CERN)

Закрытые металлические двери L3 толщиной в 76 см и весом 430 тонн на стороне первого детектора ALICE. (Mona Schweizer/CERN)

Отсек высоких частот коллайдера. В них испускаются протоны — один за кругооборот, чтобы скорость увеличивалась. (Wikimedia user Rama/CC BY-SA)

Читайте так же:
Как работает полупрозрачное зеркало?

Несколько пожарных исследуют аварийный выход в тоннеле Большого адронного коллайдера во время совместных тренировок французских и швейцарских пожарных. (Maximilien Brice/CERN)

Работа над полупроводниковым датчиком ATLAS. Работа над ним — поистине ювелирная. Полупроводниковый датчик будет установлен в БАК рядом с ядром детектора ATLAS, чтобы определить путь частиц, возникающих при столкновениях протонов. (Maximilien Brice/CERN)

Слияние трех корпусов в пиксельную бочку ATLAS — внутренне отслеживающее устройство Компактного мюонного соленоида. (Claudia Marcelloni/CERN)

Установка тепломера ATLAS. В огромном детекторе ATLAS можно увидеть восемь тороидальных магнитов с тепломером перед тем, как их поместят в середину детектора. Этот тепломер будет измерять энергию частиц, производимую при столкновении протонов в центре детектора. (Maximilien Brice/CERN)

Как выглядит Большой Адронный Коллайдер изнутри — видео из CERN

Крупнейший в мире ускоритель элементарных частиц — Большой адронный коллайдер (БАК), расположен около Женевы, на границе Франции и Швейцарии. Коллайдер находится под управлением ЦЕРН — Европейской организации по ядерным исследованием, и скрыт в подземном круговом тоннеле, протяженность которого составляет почти 27 километров.

Большой адронный коллайдер (3)

Большой адронный коллайдер является самой крупной экспериментальной установкой в мире, в строительстве которой принимали участие около 10 000 инженеров и ученых из более чем 100 стран мира. Гигантское сооружение, в котором элементарные частицы ударяются друг о друга со скоростью света, предназначено для обнаружения хоть каких-нибудь отклонений от Стандартной модели в физике.

Большой адронный коллайдер (2)

Робот «TIM»

Для мониторинга правильной работы столь сложного сооружения, специально для ЦЕРН был разработан робот-инспектор по имени «TIM» (акроним от «Train Inspection Monorail»), главной задачей которого является проверка работоспособности элементов коллайдера в режиме реального времени по всей обширной системе тоннеля. Перемещение робота «ТIМ» осуществляется с помощью монорельсовой дороги, прикрепленной к потолку тоннеля. Эта монорельсовая полоса осталась еще с периода 1989-2000 годов, когда на месте тоннеля Большого адронного коллайдера функционировала другая экспериментальная установка — Большой электронно-позитронный коллайдер, которая была закрыта и демонтирована в 2001 году. В те дни монорельс выглядел немного иначе и предназначался для перемещения работников и различных необходимых объектов и вещей.

Большой адронный коллайдер (1)

Сегодня, по обновленной монорельсовой дороге со скоростью 6 км/ч перемещаются уже не рабочие, а робот-инспектор «TIM», собирая данные по состоянию структуры тоннеля, температуры воздуха и процентного содержания кислорода. Робот также может замерять уровень излучения и предоставлять операторам визуальные и инфракрасные снимки внутри тоннеля . При необходимости, робот «TIM» может также присоединять к своему составу несколько других вагонов с различным оборудованием, предназначенным для выполнения иных задач.

На данный момент в БАК существует два робота «TIM», оба из которых выполняют задачи для обеспечения безопасной работы коллайдера. Взгляните, как выглядит этот процесс в видео, опубликованном CERN:

Большой адронный коллайдер: назначение, открытия и мифы

Большой адронный коллайдер (БАК) — самый большой и мощный ускоритель частиц в мире. Он был построен Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН).

Что такое Большой адронный коллайдер

10 000 ученых и инженеров из более чем 100 разных стран работали вместе над созданием этого проекта. Его строительство стоило 10 миллиардов долларов. В настоящее время это самая большая и сложная экспериментальная исследовательская установка в мире.

Читайте так же:
Как продают нелегально драгоценные камни на Мадагаскаре

Как выглядит Большой адронный коллайдер

Это гигантский замкнутый туннель, построенный под землей. Он имеет длину 27 километров и уходит на глубину от 50 до 175 метров.

Большой адронный коллайдер на карте

Находится коллайдер на границе Франции и Швейцарии, недалеко от города Женева.

Коллайдер на карте мира

Как работает Большой адронный коллайдер

Слово «коллайдер» в этом случае можно перевести как «сталкиватель». А сталкивает он адроны — класс частиц, состоящих из нескольких кварков, которые удерживаются сильной субатомной связью. Протоны и нейтроны являются примерами адрона.

Большой адронный коллайдер снаружи и внутри

БАК в основном использует столкновение протонов в своих экспериментах. Протоны — это части атомов с положительным зарядом. Коллайдер ускоряет эти протоны в тоннеле, пока они не достигнут почти скорости света. Различные протоны направлены через туннель в противоположных направлениях. Когда они сталкиваются, то можно зафиксировать условия, подобные ранней Вселенной.

Откуда берутся протоны в для столкновения?

Для этого ионизируются атомы водорода. Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Во время ионизации удаляется электрон и остаётся нужный для эксперимента протон.

БАК состоит из трёх основных частей:

  1. Ускоритель частиц. Разгоняет и сталкивает протоны с помощью системы мощных электромагнитов, расположенных вдоль всего тоннеля.
  2. Детекторы. Результаты столкновения нельзя наблюдать напрямую, поэтому мощные детекторы улавливают максимум данных и направляют их на обработку.
  3. Грид. С детекторов поступают петабайты данных. Для их интерпретации используется грид-инфраструктура — сеть из компьютеров в 36 странах, которые совместно образуют один суперкомпьютер. Но даже этого хватает только на обработку 1% данных.

Момент столкновения частиц

Зачем нужен Большой адронный коллайдер

С помощью БАК можно изучить элементарные частицы и способы их взаимодействия. Он уже многому научил нас в области квантовой физики, и исследователи надеются узнать больше о структуре пространства и времени. Наблюдения, которые делают учёные, помогают понять, какой могла быть Вселенная в течение миллисекунд после Большого взрыва.

Какие открытия совершили на БАК

На данный момент самое большое открытие — это бозон Хиггса. Это одно из важнейших открытий 21 века, объясняющее существование массы частиц во Вселенной. Это подтверждает Стандартную модель, с помощью которой сегодня физики описывают взаимодействие элементарных частиц. Именно на этом взаимодействии основано устройство всей Вселенной.

Чёрная дыра уничтожает Землю

Есть две причины, чтобы не волноваться.

  1. На БАК не происходит ничего такого, чего не делают космические лучи, которые ежедневно попадают на Землю, и эти лучи не создают чёрных дыр.
  2. Даже если Большой адронный коллайдер действительно создаст чёрную дыру, то она будет крошечной. Чем меньше чёрная дыра, тем короче ее жизнь. Такая чёрная дыра превратится в энергию, прежде чем сможет причинить вред людям.

Надеемся, Вам было интересно, как и нам во время работы над этим материалом!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию