Colisor de Hádrons. Como funciona o Grande Colisor de Hádrons?

Como funciona o Grande Colisor de Hádrons

O acelerador LHC operará com base no efeito de supercondutividade, ou seja, a capacidade de certos materiais de conduzir eletricidade sem resistência ou perda de energia, geralmente a temperaturas muito baixas. baixas temperaturas. Para manter o feixe de partículas na sua trajetória circular, são necessários campos magnéticos mais fortes do que os utilizados anteriormente em outros aceleradores do CERN.

O Large Hadron Collider, um acelerador de prótons construído na Suíça e na França, não tem análogos no mundo. Esta estrutura circular de 27 km de comprimento foi construída a uma profundidade de 100 metros.

Nele, usando 120 eletroímãs poderosos a uma temperatura próxima do zero absoluto - 271,3 graus Celsius negativos, é suposto acelerar os feixes de prótons em colisão até perto da velocidade da luz (99,9 por cento).No entanto, em vários locais as suas rotas irão cruzar-se, o que permitirá a colisão dos protões. Vários milhares de ímãs supercondutores guiarão as partículas.Quando houver energia suficiente, as partículas colidirão, e assim os cientistas criarão um modelo Big Bang. Milhares de sensores registrarão o momento da colisão. As consequências das colisões de prótons se tornarão o principal tema do estudo do mundo. [ http://dipland.ru /Cybernetics/Large_andron_collider_92988]

Especificações

O acelerador deve colidir prótons com uma energia total de 14 TeV (ou seja, 14 tera elétron-volt ou 14·1012 elétronvolts) emsistema de centro de massa partículas incidentes, bem como núcleos liderar com uma energia de 5 GeV (5 109 elétron-volts) para cada par de colisões núcleons No início de 2010 O LHC já ultrapassou um pouco o recordista anterior em energia de prótons - o colisor próton-antipróton Tevatron , que até o final de 2011 trabalhou emLaboratório Nacional de Aceleradores. Enrico Fermi(EUA ). Apesar de a configuração do equipamento já estar em andamento há anos e ainda não ter sido concluída, o LHC já se tornou o acelerador de partículas de maior energia do mundo, superando em uma ordem de grandeza a energia de outros colisores, incluindo o Colisor Relativístico de Íons Pesados RHIC, operando em Laboratório Brookhaven(EUA).

Detectores

O LHC possui 4 detectores principais e 3 auxiliares:

· ALICE (Um experimento de grande colisor de íons)

ATLAS (um aparelho toroidal do LHC)

CMS (solenóide de múon compacto)

LHCb (O experimento de beleza do Grande Colisor de Hádrons)

TOTEM (Medição TOTal da seção transversal elástica e difrativa)

LHCf (O Grande Colisor de Hádrons à frente)

MoEDAL (Detector Monopolo e Exótico no LHC).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb são grandes detectores localizados ao redor dos pontos de colisão do feixe. Os detectores TOTEM e LHCf são auxiliares, localizados a uma distância de várias dezenas de metros dos pontos de intersecção dos feixes ocupados pelos detectores CMS e ATLAS, respectivamente, e serão utilizados em conjunto com os principais.

Detector CMS

Detectores ATLAS e CMS - detectores propósito geral, são projetados para procurar o bóson de Higgs e “física não padrão”, em particular matéria escura , ALICE - para estudarplasma de quark-gluon em colisões de íons pesados ​​de chumbo, LHCb - para pesquisa físicab-quarks , o que nos permitirá compreender melhor as diferenças entre matéria e antimatéria , TOTEM - projetado para estudar o espalhamento de partículas em pequenos ângulos, como o que ocorre durante vôos próximos sem colisões (as chamadas partículas sem colisão, partículas diretas), o que permite medir com maior precisão o tamanho dos prótons, bem como controlar a luminosidade do colisor e, por fim, LHCf - para pesquisaraios cósmicos , modelado usando as mesmas partículas sem colisão.

Também associado ao trabalho do LHC está o sétimo, bastante insignificante em termos de orçamento e complexidade, detector (experimento) MoEDAL, projetado para procurar partículas pesadas em movimento lento.

Durante a operação do colisor, as colisões ocorrem simultaneamente em todos os quatro pontos de intersecção dos feixes, independentemente do tipo de partículas aceleradas (prótons ou núcleos). Neste caso, todos os detectores coletam estatísticas simultaneamente.

Consumo de energia

Durante a operação do colisor, o consumo estimado de energia será de 180 M C . Total estimado de consumo de energia CERN para 2009, considerando o colisor em operação - 1.000 GWh, dos quais 700 GWh serão contabilizados pelo acelerador. Esses custos de energia representam cerca de 10% do consumo anual total de energia Cantão de Genebra . O próprio CERN não produz energia, tendo apenas energia de reservageradores a diesel.[ http://ru.wikipedia.org/wiki/ ]

Talvez, em alguns anos, a Internet dê lugar a uma integração nova e mais profunda de computadores remotos, permitindo não só a transferência remota de informações localizadas em diferentes partes do mundo, mas também a utilização automática de recursos computacionais remotos. Em conexão com o lançamento do Large Hadron Collider, o CERN tem trabalhado há vários anos para criar tal rede.

Há muito que é um facto clássico que a Internet (ou o que é referido como web) foi inventada na Organização Europeia para a Investigação Nuclear (CERN). Ao redor da placa "A World Wide Web foi criada nestes corredores" em um dos corredores comuns de um edifício regular do CERN durante o dia portas abertas sempre há multidões de curiosos. Agora a Internet é utilizada para suas necessidades práticas por pessoas de todo o mundo, e inicialmente foi criada para que cientistas trabalhando no mesmo projeto, mas localizados em diferentes partes do planeta, pudessem se comunicar, compartilhar dados, publicar informações que poderiam ser acessados ​​para obter acesso remotamente.

Sistema GRID sendo desenvolvido no CERN (em grade inglesa - rede, rede) é mais um passo em frente, uma nova etapa na integração dos utilizadores de computadores.

Permite não só publicar dados que estão localizados em algum outro lugar do planeta, mas também utilizar recursos remotos da máquina sem sair do seu lugar.

É claro que os computadores comuns não desempenham um papel especial no fornecimento de poder computacional, portanto, o primeiro estágio da integração é a conexão dos centros mundiais de supercomputadores.

A criação deste sistema foi provocada pelo Grande Colisor de Hádrons. Embora o GRID já seja usado para uma série de outras tarefas, sem o colisor ele não existiria, e vice-versa, sem o GRID o processamento dos resultados do colisor é impossível.

Mapa do servidor GRID //

As pessoas que trabalham em colaborações do LHC estão localizadas em diferentes partes do mundo. Sabe-se que não só os europeus estão trabalhando neste dispositivo, mas também todos os 20 países - participantes oficiais do CERN, cerca de 35 países no total. Teoricamente, para garantir o funcionamento do LHC, existia uma alternativa ao GRID - a expansão dos recursos computacionais próprios do centro de informática do CERN. Mas os recursos disponíveis no momento em que o problema foi colocado eram completamente insuficientes para simular o funcionamento do acelerador, armazenar informações de seus experimentos e processá-las cientificamente. Portanto, o centro de informática precisaria ser reconstruído e modernizado de forma muito significativa, adquirindo mais computadores e instalações de armazenamento de dados. Mas isto significaria que todo o financiamento estaria concentrado no CERN. Isto não era muito aceitável para países localizados longe do CERN. É claro que eles não estavam interessados ​​em patrocinar recursos que seriam muito difíceis de usar e estavam bastante inclinados a aumentar o seu potencial computacional e de máquinas. Portanto, nasceu a ideia de utilizar os recursos onde eles estão.

Não tente concentrar tudo em um só lugar, mas combine o que já existe em diferentes partes do planeta.

O momento do relançamento do LHC já foi adiado diversas vezes devido à descoberta de novos problemas com o mesmo. Em particular, em meados de julho de 2009, foram descobertos problemas de vedação e vazamentos no sistema de refrigeração nos setores 8-1 e 2-3 no colisor, devido aos quais o lançamento do colisor foi novamente adiado.

O CERN anunciou que feixes de prótons começarão a circular novamente em torno do anel de 27 quilômetros em meados de novembro, com as colisões de partículas começando algumas semanas depois.

Os especialistas do CERN pretendem primeiro realizar colisões com a energia do estágio anterior do acelerador - 450 gigaelétron-volts por feixe, e só então aumentar a energia para metade do projeto - até 3,5 teraelétron-volts por feixe.

No entanto, os físicos observam que mesmo com esta energia, o objetivo de criar um colisor – detectar o bóson de Higgs, a partícula responsável pela massa de todas as outras partículas elementares – pode ser alcançado.

O LHC irá operar neste modo até ao final de 2010, após o qual será desligado em preparação para a transição para uma energia de 7 teraelétron-volts por feixe.

Em maio de 2009, o filme de aventura “Anjos e Demônios” baseado no livro homônimo de Dan Brown foi lançado mundialmente.

O CERN desempenha um papel fundamental na trama desta obra, e diversas cenas do filme foram filmadas nas instalações do CERN. Dado que o filme contém elementos de ficção, inclusive na descrição do que e como é estudado no CERN, a direção do CERN considerou útil prevenir aquelas questões que inevitavelmente surgirão em muitos espectadores do filme. Para isso, foi lançado um site especial Anjos e Demônios - a ciência por trás da história. Ele conta de forma acessível sobre aqueles fenômenos físicos, que estão inseridos na trama do filme (principalmente a produção, armazenamento e propriedades da antimatéria).

O desenvolvimento da trama começa com dois eventos aparentemente não relacionados, mas ainda assim importantes para o filme: a morte do atual Papa e a conclusão dos experimentos com o Grande Colisor de Hádrons. Como resultado dos testes, os cientistas obtêm uma antimatéria que pode ser comparada em força à mais arma poderosa. A sociedade secreta dos Illuminati decide usar esta invenção para seus próprios propósitos - destruir o Vaticano, o centro do catolicismo mundial, que agora está sem cabeça.

O material foi elaborado com base em informações da RIA Novosti e fontes abertas

É a busca por formas de combinar duas teorias fundamentais - GTR (sobre teoria gravitacional) e SM ( modelo padrão, que combina três interações físicas fundamentais - eletromagnética, forte e fraca). Encontrar uma solução antes da criação do LHC foi dificultado pelas dificuldades na criação da teoria da gravidade quântica.

A construção desta hipótese envolve a combinação de duas teorias físicas - mecânica quântica e teoria geral da relatividade.

Para isso, foram utilizadas diversas abordagens populares e modernas - teoria das cordas, teoria das branas, teoria da supergravidade e também a teoria da gravidade quântica. Antes de construir o colisor problema principal para realizar os experimentos necessários foi a falta de energia que não pode ser alcançada com outros aceleradores de partículas carregadas modernos.

O LHC de Genebra deu aos cientistas a oportunidade de realizar experiências anteriormente impossíveis. Acredita-se que num futuro próximo muitas teorias físicas serão confirmadas ou refutadas com a ajuda do aparelho. Uma das mais problemáticas é a supersimetria ou teoria das cordas, que há muito divide a física em dois campos – os “stringers” e os seus rivais.

Outras experiências fundamentais realizadas como parte do trabalho do LHC

Também são interessantes as pesquisas de cientistas na área de estudo dos top-, que são os quarks mais pesados ​​e os mais pesados ​​(173,1 ± 1,3 GeV/c²) de todas as partículas elementares atualmente conhecidas.

Por causa dessa propriedade, mesmo antes da criação do LHC, os cientistas só podiam observar quarks no acelerador Tevatron, já que outros dispositivos simplesmente não tinham potência e energia suficientes. Por sua vez, a teoria dos quarks é elemento importante a hipótese sensacional sobre o bóson de Higgs.

Os cientistas realizam todas as pesquisas científicas sobre a criação e o estudo das propriedades dos quarks na sala de vapor top-quark-antiquark do LHC.

Um objetivo importante do projeto de Genebra é também o processo de estudo do mecanismo de simetria eletrofraca, que também está associado à prova experimental da existência do bóson de Higgs. Para definir o problema com ainda mais precisão, o objeto de estudo não é tanto o bóson em si, mas o mecanismo de quebra da simetria da interação eletrofraca prevista por Peter Higgs.

O LHC também está realizando experimentos em busca da supersimetria – e o resultado desejado será a teoria de que qualquer partícula elementar é sempre acompanhada por uma parceira mais pesada, e sua refutação.

(ou TANQUE)- sobre no momento o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Este colosso foi lançado em 2008, mas durante muito tempo funcionou com capacidade reduzida. Vamos descobrir o que é e por que precisamos de um grande colisor de hádrons.

História, mitos e fatos

A ideia de criar um colisor foi anunciada em 1984. E o projeto de construção do próprio colisor foi aprovado e adotado já em 1995. O desenvolvimento pertence ao Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN). Em geral, o lançamento do colisor atraiu muita atenção não só dos cientistas, mas também pessoas comuns de todo o mundo. Eles falaram sobre todos os tipos de medos e horrores associados ao lançamento do colisor.

No entanto, mesmo agora, muito possivelmente, alguém está à espera de um apocalipse associado ao trabalho do LHC e está a pensar no que acontecerá se vai explodir grande colisor de hádrons. Embora, em primeiro lugar, todos tivessem medo de um buraco negro, que, a princípio sendo microscópico, cresceria e absorveria com segurança primeiro o próprio colisor, e depois a Suíça e o resto do mundo. A catástrofe de aniquilação também causou grande pânico. Um grupo de cientistas chegou a entrar com uma ação judicial na tentativa de impedir a construção. O comunicado dizia que os aglomerados de antimatéria que podem ser produzidos no colisor começarão a se aniquilar com a matéria, iniciando uma reação em cadeia e todo o Universo será destruído. Como disse o famoso personagem de De Volta para o Futuro:

Todo o Universo, é claro, está no pior cenário possível. Na melhor das hipóteses, apenas a nossa galáxia. Dr.

Agora vamos tentar entender por que é hadrônico? O fato é que funciona com hádrons, ou melhor, acelera, acelera e colide hádrons.

Hádrons– uma classe de partículas elementares sujeitas a interações fortes. Os hádrons são feitos de quarks.

Os hádrons são divididos em bárions e mésons. Para facilitar, digamos que quase toda a matéria que conhecemos consiste em bárions. Vamos simplificar ainda mais e dizer que os bárions são núcleons (prótons e nêutrons que compõem o núcleo atômico).

Como funciona o Grande Colisor de Hádrons

A escala é muito impressionante. O colisor é um túnel circular localizado no subsolo a uma profundidade de cem metros. O Grande Colisor de Hádrons tem 26.659 metros de comprimento. Os prótons, acelerados a velocidades próximas à da luz, voam em um círculo subterrâneo pelo território da França e da Suíça. Para ser mais preciso, a profundidade do túnel varia de 50 a 175 metros. Ímãs supercondutores são usados ​​para focar e conter feixes de prótons voadores; seu comprimento total é de cerca de 22 quilômetros e operam a uma temperatura de -271 graus Celsius.

O colisor inclui 4 detectores gigantes: ATLAS, CMS, ALICE e LHCb. Além dos grandes detectores principais, existem também os auxiliares. Os detectores são projetados para registrar os resultados de colisões de partículas. Ou seja, depois que dois prótons colidem a velocidades próximas à da luz, ninguém sabe o que esperar. Para “ver” o que aconteceu, onde saltou e até onde voou, existem detectores recheados com todos os tipos de sensores.

Resultados do Grande Colisor de Hádrons.

Por que você precisa de um colisor? Bem, certamente não para destruir a Terra. Ao que parece, qual é o sentido da colisão de partículas? O fato é que existem muitas questões sem resposta na física moderna, e estudar o mundo com a ajuda de partículas aceleradas pode literalmente abrir uma nova camada de realidade, compreender a estrutura do mundo e talvez até responder questão principal“o sentido da vida, do Universo e em geral.”

Que descobertas já foram feitas no LHC? O mais famoso é a descoberta Bóson de Higgs(dedicaremos um artigo separado a ele). Além disso, estavam abertos 5 novas partículas, os primeiros dados sobre colisões com energias recordes foram obtidos, a ausência de assimetria de prótons e antiprótons é mostrada, Descobertas correlações incomuns de prótons. A lista continua por muito tempo. Mas os buracos negros microscópicos que aterrorizavam as donas de casa não puderam ser detectados.

E isso apesar do fato de o colisor ainda não ter sido acelerado até o seu potência máxima. Atualmente a energia máxima do Grande Colisor de Hádrons é 13TeV(tera elétron-Volt). No entanto, após preparação adequada, planeja-se que os prótons sejam acelerados para 14TeV. Para efeito de comparação, nos aceleradores-precursores do LHC, as energias máximas obtidas não ultrapassaram 1TeV. Foi assim que o acelerador americano Tevatron de Illinois poderia acelerar partículas. A energia alcançada no colisor está longe de ser a mais alta do mundo. Assim, a energia dos raios cósmicos detectados na Terra excede em um bilhão de vezes a energia de uma partícula acelerada em um colisor! Portanto, o perigo do Grande Colisor de Hádrons é mínimo. É provável que depois de todas as respostas serem obtidas com o LHC, a humanidade terá que construir outro colisor mais poderoso.

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A história da criação do acelerador, que hoje conhecemos como Grande Colisor de Hádrons, remonta a 2007. Inicialmente, a cronologia dos aceleradores começou com o ciclotron. O dispositivo era um dispositivo pequeno que cabia facilmente na mesa. Então a história dos aceleradores começou a se desenvolver rapidamente. O sincrofasotron e o síncrotron apareceram.

Na história, talvez o período mais interessante tenha sido o período de 1956 a 1957. Naquela época, a ciência soviética, em particular a física, não ficava atrás de seus irmãos estrangeiros. Usando anos de experiência, um físico soviético chamado Vladimir Veksler fez um avanço na ciência. Ele criou o sincrofasotron mais poderoso da época. Sua potência operacional era de 10 gigaelétron-volts (10 bilhões de elétron-volts). Após esta descoberta, foram criadas amostras sérias de aceleradores: o grande colisor elétron-pósitron, o acelerador suíço, na Alemanha, nos EUA. Todos eles tinham um objetivo comum - o estudo das partículas fundamentais dos quarks.

O Grande Colisor de Hádrons foi criado principalmente graças aos esforços de um físico italiano. O nome dele é Carlo Rubbia, laureado Prêmio Nobel. Durante sua carreira, Rubbia trabalhou como diretor da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear. Decidiu-se construir e lançar um colisor de hádrons no local do centro de pesquisa.

Onde está o colisor de hádrons?

O colisor está localizado na fronteira entre a Suíça e a França. Sua circunferência é de 27 quilômetros, por isso é chamada de grande. O anel do acelerador vai de 50 a 175 metros de profundidade. O colisor possui 1232 ímãs. Eles são supercondutores, o que significa que podem ser usados ​​para fazer campo máximo para aceleração, já que praticamente não há consumo de energia nesses ímãs. O peso total de cada ímã é de 3,5 toneladas e comprimento de 14,3 metros.

Como qualquer objeto físico, o Grande Colisor de Hádrons gera calor. Portanto, deve ser resfriado constantemente. Para conseguir isso, a temperatura é mantida em 1,7 K utilizando 12 milhões de litros de nitrogênio líquido. Além disso, são utilizados 700 mil litros para resfriamento e, o mais importante, é utilizada uma pressão dez vezes menor que a pressão atmosférica normal.

Uma temperatura de 1,7 K na escala Celsius é de -271 graus. Essa temperatura está quase próxima do chamado limite mínimo possível que um corpo físico pode ter.

O interior do túnel não é menos interessante. Existem cabos de nióbio-titânio com capacidades supercondutoras. Seu comprimento é de 7.600 quilômetros. O peso total dos cabos é de 1.200 toneladas. O interior do cabo é uma trama de 6.300 fios com uma distância total de 1,5 bilhão de quilômetros. Este comprimento é igual a 10 unidades astronômicas. Por exemplo, é igual a 10 dessas unidades.

Se falarmos da sua localização geográfica, podemos dizer que os anéis do colisor situam-se entre as cidades de Saint-Genis e Forney-Voltaire, localizadas no lado francês, bem como Meyrin e Vessourat - no lado suíço. Um pequeno anel chamado PS corre ao longo do diâmetro da borda.

O significado da existência

Para responder à pergunta “para que serve um colisor de hádrons”, você precisa recorrer aos cientistas. Muitos cientistas dizem que esta é a maior invenção de toda a história da ciência e que, sem ela, a ciência como a conhecemos hoje simplesmente não tem sentido. A existência e o lançamento do Grande Colisor de Hádrons são interessantes porque quando as partículas colidem no colisor de hádrons, ocorre uma explosão. Todas as menores partículas se espalham em lados diferentes. Formam-se novas partículas que podem explicar a existência e o significado de muitas coisas.

A primeira coisa que os cientistas tentaram encontrar nessas partículas quebradas foi uma partícula elementar teoricamente prevista pelo físico Peter Higgs, chamada Esta incrível partícula é portadora de informação, acredita-se. Também é comumente chamada de “partícula de Deus”. Sua descoberta aproximaria os cientistas da compreensão do universo. Deve-se notar que em 2012, em 4 de julho, o Colisor de Hádrons (seu lançamento foi parcialmente bem-sucedido) ajudou a descobrir uma partícula semelhante. Hoje, os cientistas estão tentando estudá-lo com mais detalhes.

Quanto tempo...

É claro que surge imediatamente a questão: por que os cientistas estudam essas partículas há tanto tempo? Se você tiver um dispositivo, poderá executá-lo e obter cada vez mais dados. O fato é que operar um colisor de hádrons é uma proposta cara. Um lançamento custa muito dinheiro. Por exemplo, o consumo anual de energia é de 800 milhões de kWh. Essa quantidade de energia é consumida por uma cidade com população de cerca de 100 mil habitantes, para padrões médios. E isso não inclui custos de manutenção. Outra razão é que no colisor de hádrons, a explosão que ocorre quando os prótons colidem está associada ao recebimento de uma grande quantidade de dados: os computadores leem tanta informação que leva muito tempo para processá-la. Mesmo que o poder dos computadores que recebem informações seja grande mesmo para os padrões atuais.

A próxima razão não é menos conhecida. Os cientistas que trabalham com o colisor nesta direção estão confiantes de que o espectro visível de todo o universo é de apenas 4%. Supõe-se que os restantes sejam matéria escura e energia escura. Eles estão tentando provar experimentalmente que esta teoria está correta.

Colisor de Hádrons: a favor ou contra

A teoria apresentada da matéria escura lançou dúvidas sobre a segurança do colisor de hádrons. Surgiu a questão: “Colisor de Hádrons: a favor ou contra?” Ele preocupou muitos cientistas. Todas as grandes mentes do mundo estão divididas em duas categorias. "Oponentes" apresentados teoria interessante que se tal matéria existe, então deve ter uma partícula oposta a ela. E quando as partículas colidem no acelerador, aparece uma parte escura. Havia o risco de a parte escura e a parte que vemos colidirem. Então isso poderia levar à morte de todo o universo. No entanto, após o primeiro lançamento do Colisor de Hádrons, esta teoria foi parcialmente destruída.

A seguir em importância vem a explosão do universo, ou melhor, o nascimento. Acredita-se que durante uma colisão seja possível observar como o universo se comportou nos primeiros segundos de sua existência. A forma como ficou após a origem do Big Bang. Acredita-se que o processo de colisão de partículas seja muito semelhante ao que ocorreu no início do universo.

Outra ideia igualmente fantástica que os cientistas estão testando são os modelos exóticos. Parece incrível, mas existe uma teoria que sugere que existem outras dimensões e universos com pessoas semelhantes a nós. E por incrível que pareça, o acelerador também pode ajudar aqui.

Simplificando, o objetivo do acelerador é compreender o que é o universo, como foi criado e provar ou refutar todas as teorias existentes sobre partículas e fenômenos relacionados. É claro que isso levará anos, mas a cada lançamento surgem novas descobertas que revolucionam o mundo da ciência.

Fatos sobre o acelerador

Todo mundo sabe que um acelerador acelera partículas a 99% da velocidade da luz, mas poucas pessoas sabem que a porcentagem é 99,9999991% da velocidade da luz. Este número incrível faz sentido graças a projeto perfeito E ímãs poderosos aceleração. Existem também alguns fatos menos conhecidos a serem observados.

Os aproximadamente 100 milhões de fluxos de dados provenientes de cada um dos dois detectores principais poderiam preencher mais de 100.000 CD-ROMs em questão de segundos. Em apenas um mês, o número de discos atingiria uma altura tal que, se fossem empilhados, seriam suficientes para chegar à Lua. Portanto, optou-se por coletar não todos os dados provenientes dos detectores, mas apenas aqueles que poderão ser utilizados pelo sistema de coleta de dados, que na verdade funciona como um filtro dos dados recebidos. Decidiu-se registrar apenas 100 eventos ocorridos no momento da explosão. Estes eventos serão registados no arquivo do centro de informática do sistema Large Hadron Collider, que se encontra no Laboratório Europeu de Física de Partículas, onde também se encontra o acelerador. O que será registrado não serão os eventos que foram registrados, mas aqueles que são de maior interesse para a comunidade científica.

Pós-processamento

Uma vez gravados, centenas de kilobytes de dados serão processados. Para tanto, são utilizados mais de dois mil computadores localizados no CERN. A tarefa desses computadores é processar dados primários e formar um banco de dados a partir deles que será conveniente para análises posteriores. A seguir, o fluxo de dados gerado será enviado para a rede de computadores GRID. Essa rede de Internet une milhares de computadores localizados em diversos institutos ao redor do mundo e conecta mais de uma centena de grandes centros localizados em três continentes. Todos esses centros estão conectados ao CERN usando fibra óptica para velocidades máximas de transferência de dados.

Falando em fatos, devemos citar também os indicadores físicos da estrutura. O túnel do acelerador está desviado em 1,4% do plano horizontal. Isto foi feito principalmente para colocar a maior parte do túnel do acelerador em uma rocha monolítica. Assim, a profundidade de colocação em lados opostos é diferente. Se contarmos a partir do lado do lago, que fica perto de Genebra, a profundidade será de 50 metros. A parte oposta tem 175 metros de profundidade.

O interessante é que fases lunares afetar o acelerador. Parece que um objeto tão distante pode influenciar a tal distância. No entanto, foi observado que durante a lua cheia, quando ocorre a maré, o terreno na região de Genebra sobe até 25 centímetros. Isso afeta o comprimento do colisor. O comprimento aumenta assim em 1 milímetro e a energia do feixe também muda em 0,02%. Como a energia do feixe deve ser controlada até 0,002%, os investigadores devem levar este fenómeno em consideração.

Também é interessante que o túnel do colisor tenha o formato de um octógono, e não de um círculo, como muitos imaginam. Os cantos são criados por seções curtas. Eles contêm detectores instalados, bem como um sistema que controla o feixe de partículas em aceleração.

Estrutura

O Colisor de Hádrons, cujo lançamento envolve muitas peças e muita empolgação entre os cientistas, é um aparelho incrível. Todo o acelerador consiste em dois anéis. O pequeno anel é chamado de Síncrotron de Prótons ou, para usar suas abreviaturas, PS. O Grande Anel é o Super Proton Synchrotron, ou SPS. Juntos, os dois anéis permitem que as peças acelerem a 99,9% da velocidade da luz. Ao mesmo tempo, o colisor também aumenta a energia dos prótons, aumentando sua energia total em 16 vezes. Também permite que as partículas colidam umas com as outras aproximadamente 30 milhões de vezes/s. dentro de 10 horas. Os 4 detectores principais produzem pelo menos 100 terabytes de dados digitais por segundo. A obtenção de dados é determinada por fatores individuais. Por exemplo, eles podem detectar partículas elementares que possuem carga elétrica negativa e também meio spin. Como essas partículas são instáveis, sua detecção direta é impossível, só é possível detectar sua energia, que será emitida em um determinado ângulo em relação ao eixo do feixe. Este estágio é chamado de primeiro nível de lançamento. Esta etapa é monitorada por mais de 100 placas especiais de processamento de dados, que possuem lógica de implementação integrada. Esta parte do trabalho caracteriza-se pelo fato de que durante o período de aquisição de dados são selecionados mais de 100 mil blocos de dados por segundo. Esses dados serão então utilizados para análise, o que ocorre por meio de um mecanismo de nível superior.

Os sistemas no nível seguinte, pelo contrário, recebem informações de todos os threads do detector. Programas O detector funciona na rede. Lá ele usará um grande número de computadores para processar blocos de dados subsequentes, o tempo médio entre os blocos é de 10 microssegundos. Os programas terão que criar marcas de partículas correspondentes aos pontos originais. O resultado será um conjunto gerado de dados composto por impulso, energia, trajetória e outros que surgiram durante um evento.

Peças do acelerador

Todo o acelerador pode ser dividido em 5 partes principais:

1) Acelerador de colisor elétron-pósitron. A peça é composta por cerca de 7 mil ímãs com propriedades supercondutoras. Com a ajuda deles, o feixe é direcionado através de um túnel circular. Eles também concentram o feixe em um fluxo, cuja largura é reduzida à largura de um fio de cabelo.

2) Solenóide de múon compacto. Este é um detector de uso geral. Tal detector é usado para procurar novos fenômenos e, por exemplo, para procurar partículas de Higgs.

3) Detector LHCb. O significado deste dispositivo é procurar quarks e suas partículas opostas - antiquarks.

4) Instalação toroidal ATLAS. Este detector foi projetado para detectar múons.

5) Alice. Este detector captura colisões de íons de chumbo e colisões próton-próton.

Problemas ao lançar o Colisor de Hádrons

Apesar de a presença alta tecnologia elimina a possibilidade de erros na prática, tudo é diferente; Durante a montagem do acelerador ocorreram atrasos e falhas. É preciso dizer que esta situação não foi inesperada. O dispositivo contém tantas nuances e exige tanta precisão que os cientistas esperavam resultados semelhantes. Por exemplo, um dos problemas que os cientistas enfrentaram durante o lançamento foi a falha do ímã que focalizava os feixes de prótons imediatamente antes de sua colisão. Este grave acidente foi provocado pela destruição de parte da fixação devido à perda de supercondutividade do íman.

Esse problema ocorreu em 2007. Por conta disso, o lançamento do colisor foi adiado diversas vezes, e somente em junho o lançamento ocorreu, quase um ano depois, o colisor foi lançado;

O último lançamento do colisor foi bem-sucedido, coletando muitos terabytes de dados.

O Colisor de Hádrons, lançado em 5 de abril de 2015, está operando com sucesso. Ao longo de um mês, os feixes serão conduzidos ao redor do anel, aumentando gradativamente sua potência. Não há propósito para o estudo como tal. A energia de colisão do feixe será aumentada. O valor será elevado de 7 TeV para 13 TeV. Tal aumento nos permitirá ver novas possibilidades nas colisões de partículas.

Em 2013 e 2014 foram realizadas inspeções técnicas sérias de túneis, aceleradores, detectores e outros equipamentos. O resultado foram 18 ímãs bipolares com função supercondutora. Deve-se notar que seu número total é de 1.232 peças. No entanto, os restantes ímanes não passaram despercebidos. No restante, os sistemas de proteção de refrigeração foram substituídos e instalados outros melhorados. O sistema de resfriamento magnético também foi melhorado. Isso permite que permaneçam em baixas temperaturas com potência máxima.

Se tudo correr bem, o próximo lançamento do acelerador ocorrerá apenas daqui a três anos. Após esse período, estão previstas obras planejadas para melhoria e inspeção técnica do colisor.

Deve-se notar que os reparos custam um bom dinheiro, sem levar em conta o custo. O Colisor de Hádrons, em 2010, tinha um preço de 7,5 mil milhões de euros. Esse número coloca todo o projeto em primeiro lugar na lista dos projetos mais caros da história da ciência.