위치 국가의 대형 강입자 충돌기. 대형 강입자 충돌기란 무엇입니까? 강입자 충돌기는 어디에 있습니까
Large Hadron Collider는 "Doomsday Machine" 또는 우주 미스터리의 열쇠로 불렸지만 그 중요성은 부인할 수 없습니다.
유명한 영국 사상가 버트런드 러셀(Bertrand Russell)은 “이것은 당신이 아는 것이고 철학은 당신이 모르는 것이다”라고 말했습니다. 진정한 과학적 지식은 고대 그리스의 철학 연구에서 찾을 수 있는 그 기원에서 오랫동안 분리되어 있는 것처럼 보이지만 완전히 사실은 아닙니다.
20세기 내내 과학자들은 과학에서 세계의 구조에 대한 질문에 대한 답을 찾으려고 노력했습니다. 이 과정은 삶의 의미를 찾는 것과 비슷했습니다. 수많은 이론, 가정, 심지어는 미친 아이디어도 있었습니다. 과학자들은 21세기 초에 어떤 결론에 이르렀습니까?
전 세계가 구성되어 있습니다. 소립자, 그것은 존재하는 모든 것의 최종 형태, 즉 더 작은 요소로 나눌 수 없는 것입니다. 여기에는 양성자, 전자, 중성자 등이 포함됩니다. 이 입자들은 서로 끊임없이 상호작용합니다. 우리 세기 초에 중력, 전자기, 강 및 약의 4 가지 기본 유형으로 표현되었습니다. 첫 번째는 일반 상대성 이론에 의해 설명되고 다른 세 가지는 표준 모델(양자 이론)의 프레임워크 내에서 결합됩니다. 또한 나중에 "힉스 장(Higgs field)"이라고 불리는 또 다른 상호작용이 있다고 제안되었습니다.
점차적으로 "의 틀 내에서 모든 기본적인 상호 작용을 결합하는 아이디어 모든 것의 이론", 처음에는 농담으로 인식되었지만 빠르게 강력한 과학적 방향으로 성장했습니다. 이것이 왜 필요한가? 모든 것이 간단합니다! 세상이 어떻게 작동하는지 이해하지 못하면 우리는 인공 둥지의 개미와 같습니다. 우리는 우리의 한계를 넘지 못할 것입니다. 인간의 지식은 (글쎄, 또는 안녕당신이 낙관론자라면) 세상의 구조를 전체적으로 다룰 수는 없습니다.
"모든 것을 포용한다"고 주장하는 가장 유명한 이론 중 하나는 다음과 같이 간주됩니다. 끈 이론. 그것은 전체 우주와 우리의 삶이 다차원적이라는 것을 의미합니다. 발전된 이론적인 부분과 브라이언 그린, 스티븐 호킹 등 저명한 물리학자들의 지지에도 불구하고 실험적으로 확인된 바는 없다.
수십 년 후 과학자들은 관중석에서 방송하는 것에 지쳐 i's에 점을 찍어야 하는 무언가를 만들기로 결정했습니다. 이를 위해 세계 최대 규모의 실험시설을 조성했다. 대형 강입자 충돌기(LHC).
"콜라이더로!"
충돌기 란 무엇입니까? 과학적 용어로 이것은 소립자를 가속하여 상호 작용을 더 잘 이해하도록 설계된 하전 입자 가속기입니다. 일반인의 관점에서 보면 과학자들이 자신의 이론을 증명하기 위해 싸우는 큰 경기장(또는 원하는 경우 샌드박스)입니다.
처음으로 소립자를 충돌하고 무슨 일이 일어나는지 보는 아이디어는 1956년 미국 물리학자 Donald William Kerst에게서 나왔습니다. 그는 이것 덕분에 과학자들이 우주의 비밀을 꿰뚫을 수 있을 것이라고 제안했습니다. 열핵 융합보다 백만 배 더 큰 총 에너지로 두 개의 양성자 빔을 함께 밀어내는 것이 잘못된 것처럼 보일 것입니다. 냉전, 군비 경쟁 등 모든 것이 적절한 시기였습니다.
LHC 창설의 역사
브뤼케-오스테우로파 / wikimedia.org(CC0 1.0)
하전 입자를 얻고 연구하기 위한 가속기를 만드는 아이디어는 1920년대 초에 나타났지만 최초의 프로토타입은 1930년대 초에야 만들어졌습니다. 처음에는 고전압 선형 가속기, 즉 직선으로 움직이는 하전 입자였습니다. 링 버전은 1931년 미국에서 소개된 후 유사한 장치가 영국, 스위스 및 소련과 같은 여러 선진국에서 나타나기 시작했습니다. 그들은 이름을 얻었다 사이클로트론, 나중에 핵무기를 만드는 데 적극적으로 사용되기 시작했습니다.
입자 가속기 구축 비용이 엄청나게 높다는 점에 유의해야 합니다. 냉전시대 비주도적 역할을 하던 유럽이 창설을 의뢰 유럽 핵 연구 기구(종종 러시아어로 CERN을 읽음), 나중에 LHC의 건설을 차지했습니다.
CERN은 미국과 소련의 핵 연구에 대한 세계 사회의 우려에 따라 만들어졌으며, 이는 전체 멸종으로 이어질 수 있습니다. 따라서 과학자들은 힘을 합쳐 평화로운 방향으로 인도하기로 결정했습니다. 1954년에 CERN이 공식적으로 탄생했습니다.
1983년 CERN의 후원으로 W 및 Z 보존이 발견되었으며, 그 후 Higgs 보존의 발견에 대한 문제는 시간 문제가 되었습니다. 같은 해에 발견된 보존 연구에서 가장 중요한 역할을 한 LEPC(Large Electron-Positron Collider) 건설 작업이 시작되었습니다. 그러나 그때도 생성된 장치의 용량이 곧 부족할 것이 분명해졌습니다. 그리고 1984년 BEPC가 해체된 직후 LHC를 건설하기로 결정했습니다. 이것이 2000년에 일어난 일입니다.
2001년에 시작된 LHC의 건설은 제네바 호수 계곡의 구 BEPK 부지에서 이루어졌다는 사실에 의해 촉진되었습니다. 자금 조달 문제와 관련하여(1995년 비용은 26억 스위스 프랑으로 추산되었으며, 2001년에는 46억을 초과했으며 2009년에는 60억 달러에 달했습니다).
현재 LHC는 둘레 26.7km의 터널에 위치하고 있으며 프랑스와 스위스의 두 유럽 국가 영토를 한 번에 통과합니다. 터널의 깊이는 50m에서 175m까지 다양합니다. 또한 가속기의 양성자 충돌 에너지는 14테라전자볼트에 도달하는데, 이는 BEPC를 사용하여 얻은 결과보다 20배 더 높습니다.
"호기심은 악덕이 아니라 엄청난 역겨운 것이다"
CERN 충돌기의 27km 터널은 Geneva 근처 지하 100m에 있습니다. 거대한 초전도 전자석이 여기에 위치합니다. 오른쪽에는 운송 마차가 있습니다. Juhanson/wikipedia.org(CC BY-SA 3.0)
이 인간이 만든 "종말 기계"가 필요한 이유는 무엇입니까? 과학자들은 빅뱅 직후, 즉 물질이 생성된 당시의 세계를 볼 것으로 기대합니다.
목표, 과학자들은 LHC를 건설하는 동안 설정했습니다.
- "만물의 이론"을 더 만들기 위한 표준 모델의 확인 또는 반박.
- 다섯 번째 기본 상호작용의 입자로서 힉스 입자가 존재한다는 증거. 이론적 연구에 따르면 이는 전기적 상호 작용과 약한 상호 작용에 영향을 주어 대칭을 깨뜨릴 것입니다.
- 쿼크를 구성하는 양성자보다 2만 배 작은 기본 입자인 쿼크에 대한 연구.
- 우주의 대부분을 구성하는 암흑물질을 획득하고 연구한다.
이것들은 과학자들이 LHC에 할당한 유일한 목표와는 거리가 멀지만, 나머지는 더 관련이 있거나 순전히 이론적인 것입니다.
달성한 것은 무엇입니까?
의심할 여지 없이 가장 크고 의미심장한 성과는 존재를 공식적으로 확인한 것이다. 힉스 보존. 과학자들에 따르면 모든 기본 입자의 질량 획득에 영향을 미치는 다섯 번째 상호 작용(힉스 필드)의 발견. 다른 장에서 힉스 장이 작용하는 동안 대칭이 깨지면 W 및 Z 보존이 거대해진다고 믿어집니다. 힉스 입자의 발견은 그 중요성이 매우 커서 많은 과학자들이 "신성한 입자"라는 이름을 붙였습니다.
쿼크는 입자(양성자, 중성자 등)로 결합하며, 이를 강입자. LHC에서 가속하고 충돌하는 것은 그들이므로 그 이름이 붙었습니다. 충돌기의 작동 중에 쿼크를 강입자에서 분리하는 것이 단순히 불가능하다는 것이 입증되었습니다. 이렇게 하려고 하면 예를 들어 양성자에서 다른 종류의 기본 입자를 빼낼 수 있습니다. 중간자. 이것이 강입자 중 하나일 뿐이고 그 자체로 새로운 것을 가지고 있지 않다는 사실에도 불구하고 쿼크의 상호 작용에 대한 추가 연구는 작은 단계로 정확하게 수행되어야 합니다. 우주 기능의 기본 법칙을 연구할 때 서두르는 것은 위험합니다.
쿼크 자체는 LHC를 사용하면서 발견되지는 않았지만, 어느 정도까지는 그 존재가 수학적 추상으로 인식되었다. 이러한 입자는 1968년에 처음 발견되었지만 "진정한 쿼크"의 존재가 공식적으로 입증된 것은 1995년이 되어서였습니다. 실험 결과는 재현 가능성으로 확인됩니다. 따라서 LHC에 의한 유사한 결과의 달성은 반복이 아니라 그들의 존재에 대한 통합 증거로 인식됩니다! 쿼크의 실체에 대한 문제는 어디에서도 사라지지 않았지만, 쿼크는 단순히 꼽을 수 없다하드론에서.
계획은 무엇입니까?
Hans G / flickr.com (CC BY-SA 2.0)"모든 것의 이론"을 만드는 주요 작업은 해결되지 않았지만 가능한 옵션에 대한 이론적 연구가 진행 중입니다. 지금까지 일반상대성이론과 표준모형을 통합하는 문제 중 하나는 범위가 다르기 때문에 두 번째는 첫 번째의 특성을 고려하지 않았습니다. 따라서 표준모형을 넘어 경계에 도달하는 것이 중요하다. 새로운 물리학.
초대칭 -과학자들은 그것이 bosonic 및 fermionic 양자장을 연결하여 서로 전환할 수 있다고 믿습니다. 양자장의 대칭적 매핑이 중력자. 그것들은 각각 중력의 기본 입자가 될 수 있습니다.
보손 마다라- Madala boson의 존재 가설은 또 다른 장이 있음을 시사합니다. 힉스 입자가 알려진 입자 및 물질과 상호 작용하는 경우에만 마다라 입자와 상호 작용합니다. 암흑 물질. 그것이 우주의 많은 부분을 차지한다는 사실에도 불구하고 그 존재는 표준 모델의 틀에 포함되지 않습니다.
미세한 블랙홀 LHC의 연구 중 하나는 블랙홀을 만드는 것입니다. 예, 그렇습니다. 바로 그 검은색의 우주 공간의 모든 것을 소비하는 영역입니다. 다행히도 이 방향으로 큰 진전이 이루어지지 않았습니다.
오늘날 Large Hadron Collider는 다목적 연구 센터로, 이를 기반으로 이론이 생성되고 실험적으로 확인되어 세계의 구조를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 스티븐 호킹(Stephen Hawking)을 포함하여 위험하다고 낙인찍힌 여러 진행 중인 연구에 대해 비판의 물결이 자주 일고 있지만 이 게임은 확실히 그만한 가치가 있습니다. 우리는 지도도, 나침반도, 주변 세계에 대한 기초 지식도 없는 선장과 함께 우주라는 흑해를 항해할 수 없을 것입니다.
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지하 100m, 프랑스와 스위스 국경에 우주의 비밀을 밝힐 수 있는 장치가 있다. 또는 일부에 따르면 지구상의 모든 생명체를 파괴하십시오.
어쨌든 이것은 세계에서 가장 큰 기계이며 우주에서 가장 작은 입자를 연구하는 데 사용됩니다. 이것은 LHC(Large Hadron) Collider(Android 아님)입니다.
간단한 설명
LHC는 유럽원자력연구기구(CERN)가 주도하는 프로젝트의 일부입니다. 이 충돌기는 스위스 제네바 외곽에 있는 CERN 가속기 단지의 일부이며 양자 및 이온 빔을 빛의 속도에 근접하는 속도로 가속하고 입자를 서로 충돌시키고 결과 이벤트를 기록하는 데 사용됩니다. 과학자들은 이것이 우주의 기원과 그 구성에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 되기를 바랍니다.
충돌기(LHC)란 무엇입니까? 이것은 현재까지 제작된 가장 야심차고 강력한 입자 가속기입니다. 수백 개국의 수천 명의 과학자들이 새로운 발견을 찾기 위해 협력하고 서로 경쟁합니다. 실험 데이터를 수집하기 위해 충돌기의 둘레를 따라 위치한 6개의 섹션이 제공됩니다.
그것으로 이루어진 발견은 미래에 유용할 수 있지만 이것이 건설의 이유는 아닙니다. Large Hadron Collider의 목표는 우주에 대한 지식을 확장하는 것입니다. LHC는 수십억 달러의 비용이 들고 많은 국가의 협력이 필요하다는 점을 감안할 때 실제 적용이 되지 않는 것은 예상할 수 없는 일입니다.
Hadron Collider는 무엇을 위한 것입니까?
우리 우주, 그 기능 및 실제 구조를 이해하기 위해 과학자들은 표준 모델이라는 이론을 제안했습니다. 그것은 세상을 있는 그대로 만드는 근본적인 입자를 확인하고 설명하려고 시도합니다. 이 모델은 아인슈타인의 상대성 이론과 양자 이론의 요소를 결합합니다. 또한 우주의 4가지 주요 힘 중 3가지인 강하고 약한 핵력과 전자기력을 고려합니다. 이 이론은 네 번째 기본 힘인 중력과 관련이 없습니다.
표준 모델은 다양한 실험과 일치하는 우주에 대한 몇 가지 예측을 했습니다. 그러나 확인이 필요한 다른 측면이 있습니다. 그 중 하나는 힉스 입자(Higgs boson)라는 이론적인 입자입니다.
그의 발견은 질량에 대한 질문에 대한 답을 제공합니다. 왜 문제가 있습니까? 과학자들은 중성미자와 같이 질량이 없는 입자를 확인했습니다. 왜 어떤 사람들은 가지고 있고 다른 사람들은 가지고 있지 않습니까? 물리학자들은 많은 설명을 해왔습니다.
이들 중 가장 간단한 것은 힉스 메커니즘이다. 이 이론은 질량의 존재를 설명하는 입자와 그에 상응하는 힘이 있다고 말합니다. 그것은 전에 관찰된 적이 없었기 때문에 LHC에 의해 생성된 사건은 힉스 입자의 존재를 증명하거나 새로운 정보를 제공했어야 했습니다.
과학자들이 묻는 또 다른 질문은 우주의 기원과 관련이 있습니다. 그러면 물질과 에너지는 하나였습니다. 분리 후 물질과 반물질의 입자는 서로를 파괴합니다. 그 수가 같으면 아무것도 남지 않을 것입니다.
그러나 다행히도 우리에게는 우주에 더 많은 물질이 있었습니다. 과학자들은 LHC가 작동하는 동안 반물질을 관찰하기를 희망합니다. 이것은 우주가 시작될 때 물질과 반물질의 양의 차이에 대한 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
암흑 물질
우주에 대한 현재의 이해는 지금까지 존재해야 할 물질의 약 4%만이 관찰될 수 있음을 시사합니다. 은하와 다른 천체의 움직임은 훨씬 더 눈에 띄는 물질이 있음을 시사합니다.
과학자들은 이 무기한 물질을 암흑 물질이라고 불렀습니다. 관측 가능한 물질과 암흑 물질은 약 25%를 차지합니다. 나머지 3/4은 우주 팽창에 기여하는 가상의 암흑 에너지에서 나옵니다.
과학자들은 그들의 실험이 암흑 물질과 암흑 에너지의 존재에 대한 추가 증거를 제공하거나 대안 이론을 뒷받침하기를 희망합니다.
그러나 이것은 입자 물리학 빙산의 일각일 뿐입니다. 밝혀야 할 더 이국적이고 논란의 여지가 있는 것들이 있는데, 이것이 바로 충돌기의 목적입니다.
미시적 규모의 빅뱅
LHC는 충분히 빠른 속도로 양성자를 충돌시켜 더 작은 원자 하위 입자로 분해합니다. 그것들은 매우 불안정하며 붕괴 또는 재결합 전에 1초 미만 동안만 존재합니다.
빅뱅 이론에 따르면 처음에는 모든 물질이 그것들로 구성되었습니다. 우주가 팽창하고 냉각되면서 양성자와 중성자와 같은 더 큰 입자로 합쳐졌습니다.
특이한 이론
이론적인 입자인 반물질과 암흑 에너지가 충분히 이색적이지 않다면 일부 과학자들은 LHC가 다른 차원의 존재에 대한 증거를 제공할 수 있다고 믿습니다. 일반적으로 세계는 4차원(3차원 공간과 시간)이라는 것이 받아들여지고 있습니다. 그러나 물리학자들은 인간이 지각할 수 없는 다른 차원이 있을 수 있다고 제안합니다. 예를 들어 끈 이론의 한 버전에는 최소 11개의 차원이 필요합니다.
이 이론의 지지자들은 LHC가 그들이 제안한 우주 모델에 대한 증거를 제공하기를 희망합니다. 그들에 따르면 기본 빌딩 블록은 입자가 아니라 끈입니다. 열거나 닫을 수 있으며 기타처럼 진동할 수 있습니다. 진동의 차이가 현을 다르게 만듭니다. 일부는 전자의 형태로 나타나는 반면 다른 일부는 중성미자로 실현됩니다.
숫자로 볼 때 충돌기는 무엇입니까?
LHC는 거대하고 강력한 구조입니다. 8개의 섹터로 구성되며 각 섹터는 "삽입"이라고 하는 섹션으로 각 끝이 경계가 있는 호입니다. 충돌기의 둘레는 27km입니다.
가속기 튜브와 충돌 챔버는 지하 100m에 있습니다. LHC 원주를 따라 여러 지점에 엘리베이터와 계단이 있는 서비스 터널을 통해 접근할 수 있습니다. CERN은 또한 연구자들이 충돌기의 탐지기에서 생성된 데이터를 수집하고 분석할 수 있는 지상 건물을 건설했습니다.
광속의 99.99%에 해당하는 속도로 움직이는 양성자 빔을 제어하기 위해 자석이 사용됩니다. 그들은 거대하고 무게가 몇 톤입니다. LHC에는 약 9,600개의 자석이 있습니다. 1.9K(-271.25°C)까지 냉각됩니다. 이것은 우주 공간의 온도보다 낮습니다.
충돌기 내부의 양성자는 초고진공관을 통해 이동합니다. 이것은 목표에 도달하기 전에 충돌할 수 있는 입자가 없도록 하기 위해 필요합니다. 단일 기체 분자로 인해 실험이 실패할 수 있습니다.
엔지니어가 실험을 수행할 수 있는 Large Collider의 둘레에는 6개의 영역이 있습니다. 그것들은 디지털 카메라가 있는 현미경과 비교할 수 있습니다. 이 감지기 중 일부는 거대합니다. ATLAS는 길이 45m, 높이 25m, 무게 7톤의 장치입니다.
LHC는 데이터를 수집하여 컴퓨터 네트워크로 보내는 약 1억 5천만 개의 센서를 사용합니다. CERN에 따르면 실험 중에 얻은 정보의 양은 약 700MB/s입니다.
분명히 그러한 충돌기는 많은 에너지를 필요로 합니다. 연간 전력 소비는 약 800GWh입니다. 훨씬 더 클 수 있지만 겨울철에는 시설이 폐쇄됩니다. CERN에 따르면 에너지 비용은 약 1900만 유로입니다.
양성자의 충돌
충돌기의 물리 원리는 매우 간단합니다. 먼저 두 개의 빔이 발사됩니다. 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반대입니다. 두 흐름 모두 빛의 속도로 가속됩니다. 그런 다음 그들은 서로를 향하고 결과가 관찰됩니다.
이 목표를 달성하는 데 필요한 장비는 훨씬 더 복잡합니다. LHC는 CERN 단지의 일부입니다. 입자가 LHC에 들어가기 전에 이미 일련의 단계를 거칩니다.
첫째, 양성자를 생산하기 위해 과학자들은 전자에서 수소 원자를 제거해야 합니다. 그런 다음 입자는 LINAC 2 시설로 보내져 PS Booster로 발사됩니다. 이러한 입자 가속 기계는 교류 전기장을 사용합니다. 거대한 자석에 의해 생성된 필드는 빔을 유지하는 데 도움이 됩니다.
빔이 원하는 에너지 수준에 도달하면 PS Booster가 이를 SPS 슈퍼 싱크로트론으로 보냅니다. 이 흐름은 훨씬 더 가속되어 1.1 x 1011 양성자의 2808개 빔으로 나뉩니다. SPS는 LHC에 시계 방향 및 시계 반대 방향으로 빔을 주입합니다.
대형 강입자 충돌기 내부에서 양성자는 20분 동안 계속 가속됩니다. 최고 속도로 1초에 LHC를 중심으로 11,245회 회전합니다. 빔은 6개의 감지기 중 하나에 수렴됩니다. 이 경우 초당 6억 건의 충돌이 발생합니다.
2개의 양성자가 충돌하면 쿼크와 글루온을 포함한 더 작은 입자로 나뉩니다. 쿼크는 매우 불안정하며 1초 미만의 찰나의 순간에 붕괴됩니다. 탐지기는 아원자 입자의 경로를 추적하여 정보를 수집하고 컴퓨터 네트워크로 보냅니다.
모든 양성자가 충돌하는 것은 아닙니다. 나머지는 흑연에 의해 흡수되는 빔 드롭 섹션으로 계속됩니다.
감지기
충돌기의 둘레를 따라 데이터가 수집되고 실험이 수행되는 6개의 섹션이 있습니다. 이 중 4개의 감지기가 기본이고 2개가 더 작습니다.
가장 큰 것은 ATLAS입니다. 크기는 46 x 25 x 25m이며 추적기는 ATLAS를 통과하는 입자의 운동량을 감지하고 분석합니다. 그것은 입자를 흡수하여 에너지를 측정하는 열량계로 둘러싸여 있습니다. 과학자들은 궤도를 관찰하고 정보를 추정할 수 있습니다.
ATLAS 검출기에는 뮤온 분광계도 있습니다. 뮤온은 전자보다 200배 무거운 음전하를 띤 입자입니다. 그들은 멈추지 않고 열량계를 통과할 수 있는 유일한 것입니다. 분광계는 하전 입자 센서로 각 뮤온의 운동량을 측정합니다. 이 센서는 ATLAS 자기장의 변동을 감지할 수 있습니다.
Compact Muon Solenoid(CMS)는 충돌 시 방출되는 하위 입자를 감지하고 측정하는 범용 감지기입니다. 이 장치는 지구 자기장보다 거의 100,000배 더 큰 자기장을 생성할 수 있는 거대한 솔레노이드 자석 내부에 있습니다.
ALICE 검출기는 철 이온 충돌을 연구하도록 설계되었습니다. 이러한 방식으로 연구자들은 빅뱅 직후에 발생한 것과 유사한 조건을 재현하기를 희망합니다. 그들은 이온이 쿼크와 글루온의 혼합물로 변하는 것을 볼 것으로 기대합니다. ALICE의 주요 구성 요소는 입자 궤적을 연구하고 재구성하는 역할을 하는 TPC 카메라입니다.
LHC는 반물질의 존재에 대한 증거를 찾는 역할을 합니다. 그는 매력 쿼크(charm quark)라는 입자를 찾아 이를 수행합니다. 충돌 지점을 둘러싸고 있는 부검출기의 열은 20미터입니다. 그들은 매우 불안정하고 빠르게 부패하는 뷰티 쿼크 입자를 가둘 수 있습니다.
TOTEM 실험은 작은 탐지기 중 하나가 있는 현장에서 수행됩니다. 양성자의 크기와 LHC의 밝기를 측정하여 충돌이 얼마나 정확한지를 나타냅니다.
LHC 실험은 통제된 환경에서 우주선을 시뮬레이션합니다. 그 목표는 실제 우주선에 대한 대규모 연구 개발을 돕는 것입니다.
각 탐지 사이트에는 수십 명에서 수천 명 이상의 과학자에 이르는 연구원 팀이 있습니다.
데이터 처리
당연히 이러한 충돌기는 엄청난 양의 데이터를 생성합니다. 매년 LHC 감지기가 수신하는 15,000,000GB는 연구자에게 큰 도전 과제입니다. 그 솔루션은 각각의 데이터를 독립적으로 분석할 수 있는 컴퓨터로 구성된 컴퓨터 네트워크입니다. 컴퓨터가 분석을 완료하는 즉시 결과를 중앙 컴퓨터로 보내고 새 배치를 받습니다.
CERN 과학자들은 상대적으로 저렴한 장비를 사용하여 계산을 수행하는 데 집중하기로 결정했습니다. 최첨단 서버와 프로세서를 구입하는 대신 네트워크에서 잘 작동하는 기존 하드웨어를 사용합니다. 특수 소프트웨어의 도움으로 컴퓨터 네트워크는 각 실험의 데이터를 저장하고 분석할 수 있습니다.
지구에 위험?
일부 사람들은 그러한 강력한 충돌기가 블랙홀, "이상한 물질", 자기 독점, 복사 등의 형성에 관여하는 것을 포함하여 지구상의 생명에 위협이 될 수 있다고 두려워합니다.
학자들은 그러한 주장을 일관되게 반박합니다. 양성자와 별 사이에는 큰 차이가 있기 때문에 블랙홀의 형성은 불가능합니다. "이상한 물질"은 오래 전에 우주선의 작용으로 형성되었을 수 있으며 이러한 가상 형성의 위험은 크게 과장되어 있습니다.
충돌기는 매우 안전합니다. 100미터 높이의 토양 층으로 표면과 분리되어 있으며 실험 중에 인원이 지하에 있는 것이 금지되어 있습니다.
Collider의 위치가 표시된 지도
기본적 상호작용을 하나의 이론으로 더 결합하기 위해 M-이론(brane theory)에서 개발된 끈 이론, 초중력 이론, 루프 양자 중력 등 다양한 접근 방식이 사용됩니다. 그 중 일부는 내부 문제가 있고 어느 것도 문제가 없습니다. 실험적 확인. 문제는 해당 실험을 수행하려면 현대 입자 가속기에서는 얻을 수 없는 에너지가 필요하다는 것입니다.
LHC는 이전에 수행할 수 없었던 실험을 수행하는 것을 가능하게 할 것이며 아마도 이러한 이론 중 일부를 확인하거나 반박할 것입니다. 따라서 "초대칭"의 존재를 시사하는 4보다 큰 차원을 가진 물리 이론의 전체 범위가 있습니다. 예를 들어 초대칭 없이는 물리적 의미를 잃기 때문에 초끈 이론이라고도 불리는 끈 이론이 있습니다. 따라서 초대칭의 존재에 대한 확인은 이러한 이론의 진실성에 대한 간접적인 확인이 될 것입니다.
탑 쿼크 탐색
건설 이력
LHC 부스터를 수용하도록 설계된 27km 지하 터널
Large Hadron Collider 프로젝트에 대한 아이디어는 1984년에 탄생했으며 10년 후에 공식적으로 승인되었습니다. 그것의 건설은 이전 가속기 인 Large Electron-Positron Collider의 작업이 완료된 후 2001 년에 시작되었습니다.
가속기는 5.5GeV(5.5GeV)의 에너지를 갖는 납 핵뿐만 아니라 입사 입자의 질량 중심 시스템에서 총 에너지 14TeV(즉, 14테라전자볼트 또는 14×1012전자볼트)를 가진 양성자를 충돌시킨다. 충돌하는 핵자의 각 쌍에 대해 10 9 전자 볼트). 따라서 LHC는 현재 국립 가속기 연구소에서 운영 중인 Tevatron 양성자-반양성자 충돌기(Tevatron proton-antiproton collider)를 에너지 분야에서 가장 가까운 경쟁업체를 능가하는 세계에서 가장 고에너지 소립자 가속기가 될 것입니다. Enrico Fermi(미국)와 Brookhaven 연구소(미국)의 RHIC 상대론적 중이온 충돌기.
가속기는 이전에 Large Electron-Positron Collider가 차지했던 동일한 터널에 있습니다. 프랑스와 스위스에서 지하 약 100m 깊이에 둘레 26.7km의 터널을 매설했다. 양성자 빔을 포함하고 수정하기 위해 총 길이가 22km를 초과하는 1624개의 초전도 자석이 사용됩니다. 마지막 하나는 2006년 11월 27일 터널에 설치되었습니다. 자석은 1.9K(-271°C)에서 작동합니다. 2006년 11월 19일 냉각 자석을 위한 특수 극저온 라인 건설이 완료되었습니다.
테스트
명세서
충돌기에서 입자를 가속하는 과정
충돌하는 빔의 LHC에서 입자의 속도는 진공에서 빛의 속도에 가깝습니다. 이러한 고속 입자의 가속은 여러 단계에서 달성됩니다. 첫 번째 단계에서 저에너지 Linac 2 및 Linac 3 선형 가속기는 추가 가속을 위해 양성자와 납 이온을 주입합니다. 그런 다음 입자는 PS 부스터로 들어간 다음 PS(양성자 싱크로트론) 자체로 들어가 28 GeV의 에너지를 얻습니다. 그 후 입자 가속도는 입자 에너지가 450 GeV에 도달하는 SPS(Proton Super Synchrotron)에서 계속됩니다. 그런 다음 빔이 26.7km의 주요 링으로 향하고 충돌 지점에서 감지기가 발생하는 이벤트를 기록합니다.
전력 소비
충돌기 작동 중 예상 에너지 소비는 180MW입니다. 제네바 전체 주에 대한 예상 에너지 비용. CERN은 자체적으로 전력을 생산하지 않고 대기 디젤 발전기만 사용합니다.
분산 컴퓨팅
LHC 가속기 및 감지기에서 오는 데이터를 제어, 저장 및 처리하기 위해 분산 컴퓨팅 네트워크 LCG가 생성됩니다. 엘 HC씨 계산 G 제거하다 ) 그리드 기술을 사용합니다. 특정 컴퓨팅 작업의 경우 분산 컴퓨팅 프로젝트가 관련됩니다. [이메일 보호됨].
통제되지 않은 물리적 프로세스
일부 전문가와 대중은 충돌기에서 수행된 실험이 통제 불능 상태에서 연쇄 반응을 일으킬 가능성이 0이 아닌 가능성이 있다는 우려를 표명하며, 이는 특정 조건에서 이론적으로 전체 행성을 파괴할 수 있습니다. LHC 운영과 관련된 재난 시나리오 지지자의 관점은 별도의 웹사이트에 나와 있습니다. 이러한 감정 때문에 LHC는 때때로 다음과 같이 해독됩니다. 마지막강입자 충돌기( 마지막강입자 충돌기).
이와 관련하여 충돌자에 미세한 블랙홀이 나타날 것이라는 이론적 가능성과 반물질과 자기 모노폴의 덩어리 형성에 이어 주변 물질을 포착하는 연쇄 반응의 이론적 가능성이 가장 자주 언급됩니다. .
이러한 이론적 가능성은 해당 보고서를 준비한 특별한 CERN 그룹에 의해 고려되었으며 이러한 모든 두려움은 근거가 없는 것으로 인식됩니다. 영국의 이론물리학자 Adrian Kent는 CERN이 채택한 안전 기준을 비판하는 과학 기사를 발표했는데, 예상 피해, 즉 희생자 수에 따른 사건 확률의 곱이 수용할 수 없기 때문입니다. 그러나 LHC에서 재앙 시나리오의 확률의 최대 상한 추정치는 10 -31 입니다.
파국 시나리오의 근거가 없다는 주장에 대한 주요 논거는 지구, 달 및 기타 행성이 훨씬 더 높은 에너지를 가진 우주 입자의 흐름에 지속적으로 폭격을 받고 있다는 사실에 대한 언급입니다. 브룩헤이븐에 있는 상대론적 중이온 충돌기 RHIC를 포함하여 이전에 위탁된 가속기의 성공적인 운영도 언급됩니다. 미세한 블랙홀의 형성 가능성은 CERN 전문가들에 의해 부정되지 않지만, 우리의 3차원 공간에서 그러한 물체는 LHC의 빔 에너지보다 16배 더 큰 에너지에서만 나타날 수 있다고 명시되어 있습니다. . 가설적으로, 여분의 공간 차원을 가진 이론의 예측에서 LHC의 실험에서 미세한 블랙홀이 나타날 수 있습니다. 그러한 이론은 아직 실험적 증거가 없습니다. 그러나 LHC에서 입자 충돌로 블랙홀이 생성되더라도 호킹 복사에 의해 극도로 불안정해질 것으로 예상되며, 일반 입자의 형태로 거의 순간적으로 증발할 것으로 예상된다.
2008년 3월 21일 Walter Wagner는 미국 하와이 연방 지방 법원에 소송을 제기했습니다. 월터 L. 와그너) 및 Luis Sancho(eng. 루이스 산초), 그들은 CERN이 세상의 종말을 준비하려 한다고 비난하면서 충돌기의 안전이 보장될 때까지 충돌기의 발사를 금지할 것을 요구합니다.
자연 속도 및 에너지와의 비교
가속기는 강입자 및 원자핵과 같은 입자를 충돌하도록 설계되었습니다. 그러나 속도와 에너지가 충돌기보다 훨씬 높은 자연적인 입자 소스가 있습니다(Zevatron 참조). 이러한 천연 입자는 우주선에서 발견됩니다. 행성 지구의 표면은 이러한 광선으로부터 부분적으로 보호되지만 대기를 통과하면 우주선 입자가 공기의 원자 및 분자와 충돌합니다. 이러한 자연적 충돌의 결과로 지구 대기에서 안정되고 불안정한 많은 입자가 생성됩니다. 결과적으로 자연 방사선 배경은 수백만 년 동안 지구에 존재해 왔습니다. 같은 현상(소립자와 원자의 충돌)이 LHC에서도 발생하지만 속도와 에너지가 훨씬 더 낮고 양이 훨씬 적습니다.
미세한 블랙홀
블랙홀이 소립자 충돌 시 생성될 수 있다면 양자역학의 가장 기본적인 원리 중 하나인 CPT 불변의 원리에 따라 소립자로 붕괴하기도 한다.
또한, 안정한 블랙홀이 존재한다는 가설이 맞다면 우주의 소립자에 의한 지구 충돌의 결과로 블랙홀이 대량으로 형성되었을 것이다. 그러나 우주에서 오는 대부분의 고에너지 소립자는 전하를 띠고 있기 때문에 일부 블랙홀은 전하를 띠게 된다. 이 대전된 블랙홀은 지구의 자기장에 의해 포착될 것이며, 만약 그들이 정말로 위험했다면 오래전에 지구를 파괴했을 것입니다. 블랙홀을 전기적으로 중성으로 만드는 슈위머 메커니즘은 호킹 효과와 매우 유사하며 호킹 효과가 작동하지 않으면 작동하지 않습니다.
또한, 전하를 띠거나 전기적으로 중성인 블랙홀은 백색 왜성과 중성자별(지구와 마찬가지로 우주 복사의 폭격을 받음)에 포착되어 파괴됩니다. 그 결과 백색왜성과 중성자별의 수명은 실제로 관찰된 것보다 훨씬 짧을 것입니다. 또한, 파괴 가능한 백색 왜성과 중성자 별은 실제로 관찰되지 않는 추가 방사선을 방출합니다.
마지막으로, 미세한 블랙홀의 출현을 예측하는 여분의 공간적 차원이 있는 이론은 추가 차원의 수가 3개 이상인 경우에만 실험 데이터와 모순되지 않습니다. 그러나 추가 차원이 너무 많기 때문에 블랙홀이 지구에 심각한 피해를 입히려면 수십억 년이 지나야 합니다.
스트라펠키
모스크바 주립 대학의 핵 물리학 연구소의 물리 및 수학 과학 박사인 Eduard Boos는 LHC에서 거시적인 블랙홀의 발생과 결과적으로 "웜홀"과 시간 여행의 발생을 부정하면서 반대 견해를 가지고 있습니다.
메모
- LHC에 대한 궁극적인 가이드(영어) P. 30.
- LHC: 주요 사실. "큰 과학의 요소". 2008년 9월 15일에 확인함.
- Tevatron Electroweak 작업 그룹, 상위 하위 그룹
- LHC 동기화 테스트 성공
- 분사 시스템의 두 번째 테스트는 간헐적이었지만 목표에 도달했습니다. "거대한 과학의 요소"(2008년 8월 24일). 2008년 9월 6일에 확인함.
- LHC 마일스톤 데이가 빠른 시작을 시작합니다.
- LHC 가속 과학의 첫 번째 광선.
- LHC 팀의 임무 완료 . 피직스월드닷컴. 2008년 9월 12일에 확인함.
- 안정적인 순환빔이 LHC에서 발사됩니다. "거대한 과학의 요소"(2008년 9월 12일). 2008년 9월 12일에 확인함.
- Large Hadron Collider에서 발생한 사건으로 실험이 무기한 연기됩니다. "큰 과학의 요소"(2008년 9월 19일). 2008년 9월 21일에 확인함.
- Large Hadron Collider는 봄 - CERN까지 작동을 재개하지 않습니다. RIA Novosti(2008년 9월 23일). 2008년 9월 25일에 확인함.
- http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
- https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
- https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
- 손상된 자석을 수리하는 것은 이전에 생각했던 것보다 더 광범위할 것입니다. "거대한 과학의 요소"(2008년 11월 9일). 2008년 11월 12일에 확인함.
- 2009년 일정입니다. "거대한 과학의 요소"(2009년 1월 18일). 2009년 1월 18일에 확인함.
- CERN 보도 자료
- 2009-2010년 대형 강입자 충돌기의 작업 계획이 승인되었습니다. "큰 과학의 요소"(2009년 2월 6일). 2009년 4월 5일에 확인함.
- LHC 실험.
- 판도라의 상자가 열립니다. Vesti.ru (2008년 9월 9일). 2008년 9월 12일에 확인함.
- 입자 충돌기 실험의 위험 가능성
- Dimopoulos S., Landsberg G. Large Hadron Collider Phys의 블랙홀. 신부님. 레트 사람. 87 (2001)
- 블레이조 J.-P. et al. LHC에서 중이온 충돌 중 잠재적으로 위험한 사건에 대한 연구.
- LHC 충돌안전성 검토 LHC 안전평가단
- 가속기의 위험에 대한 비판적 검토. Proza.ru (2008년 5월 23일). 2008년 9월 17일에 확인함.
- LHC에서 재앙이 일어날 가능성은 얼마입니까?
- 심판의 날
- 판사에게 세상을 구하고 훨씬 더 많은 것을 구하도록 요청
- LHC가 안전한 이유에 대한 설명
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf(스페인어)
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf(독일어)
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf(fr)
- H. 하이젤베르그.쿼크 방울 스크리닝 // Physical Review D. - 1993. - T. 48. - No. 3. - S. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
- M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner.기묘한 별 껍질과 기묘체의 안정성 // 미국 물리 학회. Physical Review D. - 2006. - Vol.73, 114016. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.114016
- 나탈리아 레스코바.
이 메시지의 홍보에 귀하의 참여가 필요합니다. 문제가 너무 심각하다
의식이 있는 모든 사람들의 도움이 필요하다는 치명적인 문제가 있습니다.
지구의 파괴 위협을 제거하는 데 어떤 기여를 할 것인지 결정하는 것은 당신에게 달려 있습니다.
메시지가 반복될 수 있는 점 사과드립니다.
여러분! 여러분! 여러분!
우리가 살아 있는 동안 LHC(Large Hadron Collider) Large Hadron Collider,
그렇지 않으면 LHC가 우리의 치명적인 Hadron Collider가 될 것입니다.
CERN에서 인간의 존엄권은 큰 위험에 처해 있습니다
소수의 불길한 호기심과 무모한 노벨상 추구 때문에
BLACK HOLES 등으로 치명적인 게임을 시작한 과학 광신도들
치명적인 Hadron Collider에서의 위험한 실험.
심판의 결과를 평가할 때 그들은 상대방의 말을 듣지 않습니다. 포함해야 함
독립적인 전문가와 행성의 공인의 의견을 공유하고 공동으로 결정합니다.
인류를 위한 마지막 "판도라의 상자"를 여는 위험 없이 지구의 미래.
아마도 다른 세계의 집착 물리학자들이 그러한 충돌체에 대한 야심 찬 실험을 했을 것입니다.
그들의 문명을 아마겟돈으로 가져왔습니다. 느낌은 실험에서 태어난 것
BLACK HOLE-물질의 포식자, 그리고 마음의 호기심과 존재에는 한계가 있고,
결국, 우주에서 인류의 유사체가 존재한다는 징후는 발견되지 않았습니다.
우리의 불행한 부두에 의해 막힌 또 다른 새로운 BLACK HOLE, 지구를 파괴하고
태양계는 우주에서 일어날 것입니다. 아아, 그 때쯤이면 우리 모두가 사라집니다
과학이 만든 BLACK HOLE의 뱃속에 있는 Large Hadron Collider를 따라갑니다.
지구의 아마겟돈은 블랙홀뿐만 아니라 테스트 발사 중에도 가능합니다.
LHC, Lethal Hadron Collider에서 극도로 극단적인 실험을 하는 동안 얼마나.
예언은 세상의 종말에 대해 외칩니다.
사람들! 순간을 포기하고, 그것에 대해 생각하십시오 - 인류는 끔찍한 위험에 처해 있습니다.
육신의 신성한 구원에 의존하지 마십시오. 인간은 자유롭게 표현할 수 있다
그의 의지와 결과에 대한 책임; 지표는 인류의 전체 역사입니다.
핵전쟁이라는 행성의 재앙을 피할 수 있었던 상황은
히로시마와 나가사키 이후 대부분의 지구인에게 위협적인 위험 상태.
고조된 불안의 심연이 핵무기에 섰던 정치인들을 사로잡았다.
버튼을 눌러 야망을 억제하고 핵 종말이 발발하는 것을 막았습니다.
조차 방지하기 위해 Large Hadron Collider를 정지할 필요가 있습니다.
순진한 믿음으로 인한 지구의 죽음과 인류의 종말의 가장 작은 위험
과학과 물리학자들의 이 치명적인 걸작인 "TITANIC" 치명적인 Hadron Collider에 대한 설명입니다.
사람들! 항의! 악의적인 충돌기를 중지할 이유를 찾으십시오.
항의! 당신이 할 수 있는 모든 사람에게 항의를 전달하십시오. 생명 또는 세계의 끝!
멈추다! Large Hadron Collider는 인류의 아마겟돈의 자손입니다.
사람들! 깨우다! 그리고 항의! 항의! 항의!
주입되지 않은 사람들을 위해, 이성의 탄생과 죽음의 확률에 대해 생각하십시오.
지구상에서 단 하나의 DNA 분자가 형성될 확률은 상상할 수 없을 정도로 작고
는 10^-800이고 생물의 확률과 확률을 더합니다.
마음의 탄생. 우리, 사람들이 우주에서 얼마나 독특한지 상상해보세요!
인류의 출현과 존재는 전례가 없는 사실이며, 이는 다음을 의미합니다.
가장 작은 위험도 가능합니다. 이론적으로 예측할 수 없는 실험의 결과
LHC의 경우 거부되지 않으므로 치명적인 문제가 발생할 확률은 다음과 같습니다.
불운한 실험은 아주 현실적입니다. 아마겟돈의 위험은 수십 배입니다
아마도 생명의 기원. 과학이라는 이름으로 목숨을 건 사실은 알려져 있지만
호기심을 위해 지구인의 생명을 위협하는 것은 용납할 수 없습니다! 그들에게 이러한 위험은 무엇입니까? 그들은
이전에는 무시하고 Nami를 위험에 빠뜨렸고 지금은 LHC에 있습니다. 냉소적, 극단
LHC 조건을 자연 현상과 동일시합니다. LHC 사진 보셨나요? 우리는 주어진다
이 괴물은 단일 양성자의 사소한 데이터로 당신을 달래는 위험하지 않습니다. 것은
그 양성자는 1000억 개의 다발로 압축됩니다. 응고의 두께가 더 얇다.
사람의 머리카락(0.03mm), 양성자에게 ~ 100kg의 엄청난 에너지가 공급되는 동안
TNT와 이 양성자 다발은 빛의 속도로 가속되어
"이마", 결과는 이론으로도 알 수 없습니다. 양성자와 함께 운반되며 매우 바쁠 것입니다.
무거운 원자의 이온을 사용하는 불길한 실험. 굉장해
그들의 호기심을 충족시키기 위해 CERN은 빅뱅의 조건을 시뮬레이션합니다.
일반적으로 상황은 TITANIC, Iceberg는 LHC(Lethal Hadron Collider),
우리는 탈출 수단이 없는 치명적인 충돌기의 승객이자 인질입니다. 보증인
Earthlings의 보안은 소수의 자신감 넘치는 과학 광신자이며 준비가 되어 있습니다.
열광적인 지식과 노벨상의 소유를 위해. 그들의 부주의
그리고 우리 평신도에 대한 무관심은 히로시마와 나가사키, 체르노빌의 비극을 일으켰습니다.
사람들! 깨우다! 너무 늦기 전에, 항의하세요! 항의! 항의!
멈추다! LHC - 치명적인 Hadron Collider - 치명적인 Hadron Collider.
LHC(Large Hadron Collider, LHC)는 제네바의 프랑스-스위스 국경에 위치한 세계 최대 입자 가속기이며 CERN이 소유하고 있습니다. Large Hadron Collider를 구축하는 주요 임무는 표준 모델의 마지막 요소인 힉스 입자인 힉스 입자를 찾는 것이었습니다. 충돌기는 작업을 완료했습니다. 물리학자들은 실제로 예측된 에너지에서 소립자를 발견했습니다. 또한 LHC는 이 광도 범위에서 작동하고 과학자의 요청에 따라 일반적으로 기능하는 특수 물체로 작동합니다. 10년 동안 질질 끌었던 Opportunity 로버의 한 달 반 동안의 임무를 기억하십시오.
이제 과학자들은 힉스 입자를 찾았으므로 더 찾기 힘든 표적인 암흑 물질을 찾게 될 것입니다. 우리는 은하를 묶지만 스스로를 포기하지 않는 보이지 않는 물질인 암흑 물질과 암흑 에너지로 둘러싸여 있습니다. 새로운 논문은 잠재적 입자의 상대적으로 느린 속도를 이용하여 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)로 암흑 물질을 검색하는 혁신적인 방법을 설명합니다.