Cum Păstrează Evidența Particulelor Din Lhc?

{h1}

Lhc urmărește particulele subatomice care se descompun rapid. Aflați cum oamenii de știință urmăresc particulele din lhc.

Așa cum știe oricine are un sertar de gunoi, este dificil să țineți evidența bucăților minuscule de efemere. Juri că ai avut imagini mici - trebuie să fie transferate acolo undeva, nu? Alături de lipici? Sau sunt în acea cutie mare de rechizite de birou, care are, de asemenea, câteva piese aleatoare de echipamente vechi de televiziune, plus tăieturile pe care le folosiți pentru a forța câinele în fiecare vară? Și nu, toate pozele de la nunta ta sunt și în acea cutie. Poate le-ai urmări mai bine dacă ar fi în sertarul de junk? În ei merg.

A face față cu toată această mizerie întâmplătoare v-ar putea da simpatie fizicienilor de la Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare. (Ce este scurtat la CERN, într-o confuzie de evenimente care au legătură cu o traducere din franceză în engleză.) Oamenii de știință CERN sunt galiții și băieții deștepți care conduc Marele Colizor de Hadron - pe care îl vom scurta la mult mai mult LHC practic. LHC este marele accelerator de particule situat adânc sub mediul elvețian, unde fizicienii au confirmat existența bosonului Higgs, o particulă subatomică care i-a determinat pe oamenii de știință să înțeleagă mai multe despre modul în care materia câștigă masă în univers.

Cuvântul cheie aici este „subatomic”. A spune că oamenii de știință de la CERN privesc lucrurile la scară mică este o apreciere vastă. Nu numai că urmăresc doi protoni - particule subatomice în sine - se ciocnesc între ei, dar încearcă, de asemenea, să surprindă resturile subatomice care se decolează când se întâmplă. Pentru cei neinițiați, poate părea doar un sertar de particule fragede, minuscule, care se mișcă rapid... care, pe deasupra fiind atât de mici, se descompun aproape mai repede decât le poți detecta.

Haideți să mergem, totuși, întregul proces de decălare a fling-fly-fly-ului pentru a înțelege exact ceea ce înseamnă că oamenii de știință trebuie să țină evidența. La LHC, protonii aleargă în jurul unei piste circulare la aproape viteza luminii. Și nu sunt doar pregătiți să fie feriți la o notificare de moment. Oamenii de știință de la CERN trebuie să livreze un fascicul de protoni în LHC prin fluxul de hidrogen gaz într-un duoplasmatron, care scoate electronii de la atomii de hidrogen, lăsând doar protoni [sursa: O'Luanaigh].

Protonii intră în LINAC 2, primul accelerator din LHC. LINAC 2 este un accelerator liniar, care folosește câmpuri electromagnetice pentru a împinge și trage protoni, determinându-i să accelereze [sursa: CERN]. După ce au trecut prin acea primă accelerație, protonii călătoresc deja cu 1/3 viteza luminii.

Apoi intră în Proton Synchrotron Booster, care constă din patru inele. Grupuri separate de protoni aleargă în jurul fiecăruia - în permanență, fiind impulsuri cu impulsuri electrice și direcționate cu magneți. În acest moment, ei se apropie de 91,6 la sută din viteza luminii și fiecare grup de protoni este blocat mai aproape.

În sfârșit, sunt aruncați în proton sincrotron - acum într-un grup mai concentrat [sursa: CERN]. În Proton Synchrotron, protonii circulă în jurul inelului de 628 de metri de 2060 de metri la aproximativ 1,2 secunde pe tur și ajung la peste 99,9% din viteza luminii [sursa: CERN]. În acest moment, ei nu pot ajunge cu mult mai repede; în schimb, protonii încep să crească în masă și devin mai grei. Acestea intră în superlativul numit Super Proton Synchrotron, un inel de 4 mile (7 km), unde sunt accelerate și mai departe (astfel făcându-le și mai grele), astfel încât să fie gata să fie împușcate în conductele grinzii din LHC.

În LHC există două conducte de vid; unul are fasciculul de protoni care se deplasează într-un sens, în timp ce celălalt are un fascicul care circulă invers. Cu toate acestea, pe patru laturi ale LHC de 16,5 mile (27 km), există o cameră de detectare în care grinzile se pot încrucișa - și de acolo se întâmplă magia coliziunii de particule. Acesta este, în sfârșit, sertarul nostru de dezordine subatomice.

„Distracție”, s-ar putea să te gândești. "Aceasta este o poveste interesantă despre accelerarea particulelor, frate. Dar de unde știu fizicienii unde se îndreaptă particulele în accelerator? Și cum dracu sunt ei capabili să urmărească coliziunea de resturi pentru a o studia?"

Magneți, yo. Răspunsul este întotdeauna magneți.

Pentru a fi corect, este de fapt doar răspunsul la prima întrebare. (Vom ajunge la cel de-al doilea într-o secundă.) Dar magneții cu adevărat gigantici, reci, împiedică particulele să se îndrepte greșit. Magneții devin supraconductori atunci când sunt ținuți la o temperatură foarte scăzută - vorbim mai rece decât spațiul exterior. Odată cu magneții supraconductori, se creează un câmp magnetic puternic care conduce particulele din jurul LHC - și, eventual, unul în celălalt [sursă: Izlar].

Ceea ce ne aduce la următoarea noastră întrebare. Cum urmăresc oamenii de știință particulele care rezultă din evenimentul de coliziune? „Track” devine de fapt un cuvânt grăitor în explicația noastră. După cum vă puteți imagina, fizicienii nu urmăresc doar o televiziune pe ecran mare, întorcându-se între un afișaj de artificii protonice și reluări ale „Star Trek”. Când observă curse de protoni și ciocniri, oamenii de știință urmăresc în mare parte datele. (Nu date.) Particulele pe care le „urmăresc” după coliziuni nu sunt de fapt decât piese de date pe care le pot analiza.

Unul dintre detectori este de fapt numit dispozitiv de urmărire și, într-adevăr, le permite fizicienilor „să vadă” calea pe care particulele au luat-o după ce s-au ciocnit. Desigur, ceea ce văd este reprezentarea grafică a piesei particulelor. Pe măsură ce particulele se deplasează prin dispozitivul de urmărire, semnalele electrice sunt înregistrate și apoi traduse la un model de computer. Detectoarele de calorimetru opresc și absorb o particulă pentru a-și măsura energia, iar radiația este de asemenea folosită pentru a măsura în continuare energia și masa acesteia, reducând astfel identitatea unei particule particulare.

În esență, așa au fost oamenii de știință care au putut urmări și captura particule în timpul și după procesul de accelerare și coliziune când LHC a efectuat cea mai recentă rulare. O problemă, însă, a fost aceea că, cu atâtea coliziuni care apar pe secundă - vorbim de miliarde - nu toți protonii au fost de fapt atât de interesanți. Oamenii de știință trebuiau să găsească o modalitate de a sorta coliziunile utile din cele plictisitoare. Acolo intră detectoarele: detectează particule care arată interesante, apoi le execută printr-un algoritm pentru a vedea dacă merită o privire mai atentă [sursa: Phoboo]. Dacă au nevoie de o examinare mai atentă, oamenii de știință obțin acest lucru.

Când LHC este din nou pornit în 2015, vor exista și mai multe coliziuni decât înainte (și de două ori energia de coliziune) [sursa: Charley]. Când se va întâmpla acest lucru, sistemul care declanșează un steag „hei, uită-te la acest” fizicienilor se va lăuda cu o actualizare: vor fi făcute selecții mai bine ajustate pentru a avansa din prima etapă și apoi toate acele evenimente vor fi analizate complet.

Așadar, rămâneți la curent pentru a afla mai multe despre modul în care fizicienii urmăresc particulele din LHC; lucrurile se pot schimba pe acolo cu viteză aproape ușoară.

Nota autorului: Cum păstrează evidența particulelor din LHC?

Mulțumesc protonilor de bunătate - spre deosebire de șoarecii sau șobolanii din alte experimente științifice - nu trebuie hrăniți și adăpați. Se vor efectua miliarde de coliziuni pe secundă, fizica particulelor primește premiul pentru cele mai multe date colectate cu cea mai mică cantitate de brânză oferită drept recompensă.

Articole similare:

  • Cum funcționează colibrul mare de hadron
  • Cum funcționează teoria Big Bang-ului
  • Cum funcționează găurile negre
  • 5 descoperiri făcute de colibrul mare de vase (Până acum)

surse:

  • CERN. "Linear Accelerator 2." 2014. (17 iulie 2014) //home.web.cern.ch/about/accelerators/linear-accelerator-2
  • CERN. "Împreună." 2014. (17 iulie 2014) //home.web.cern.ch/about/engineering/pulling-together-superconducting-electromagnets
  • CERN. „Complexul accelerator”. 2014. (17 iulie 2014) //home.web.cern.ch/about/accelerators
  • Charley, Sarah. "Urmărirea particulelor mai rapid la LHC." Revista de simetrie. 21 aprilie 2014. (17 iulie 2014) //symmetrymagazine.org/article/april-2014/tracking-particles-faster-at-the-lhc
  • Izlar, Kelly. „Viitorii super-magneți LHC trec mai mult”. Revista de simetrie. 11 iulie 2013. (17 iulie 2014) //symmetrymagazine.org/article/july-2013/future-lhc-super-magnets-pass-muster
  • O'Luanaigh, Cian. "Metal greu." CERN. 4 februarie 2013. (17 iulie 2014) //home.web.cern.ch/about/updates/2013/02/heavy-metal-refilling-lead-source-lhc
  • Phoboo, Abha Eli. "Actualizarea sistemului de declanșare ATLAS." CERN. 19 decembrie 2013. (17 iulie 2014) //home.web.cern.ch/cern-people/updates/2013/12/upgrading-atlas-trigger-system
  • Aventura cu particule. "Cum experimentăm cu particule minuscule?" Laboratorul Berkeley. (17 iulie 2014) //particleadventure.org/accel_adv.html





RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com