Resultados do Grande Colisor de Hádrons. O que é um colisor de hádrons? O que é um colisor em números
O que é o Grande Colisor de Hádrons? Por que é necessário? Isso poderia causar o fim do mundo? Vamos quebrar tudo em pedaços.
O que é BAK?
Este é um enorme túnel em forma de anel, semelhante a um tubo de aceleração de partículas. Está localizado a uma profundidade de cerca de 100 metros no território da França e da Suíça. Cientistas de todo o mundo participaram da sua construção.
O LHC foi construído para encontrar o bóson de Higgs, o mecanismo que dá massa às partículas. Um objetivo secundário é também estudar os quarks, as partículas fundamentais que constituem os hádrons (daí o nome colisor de hádrons).
Muitas pessoas acreditam ingenuamente que o LHC é o único acelerador de partículas do mundo. No entanto, desde a década de 50, mais de uma dúzia de colisores foram construídos em todo o mundo. O LHC é considerado o maior - seu comprimento é de 25,5 km. Além disso, sua estrutura inclui outro acelerador de menor diâmetro.
LHC e mídia
Desde o início da construção, surgiram muitos artigos sobre o alto custo e a periculosidade do acelerador. A maioria das pessoas pensa que o dinheiro foi desperdiçado e não entende por que foi necessário gastar tanto dinheiro e esforço para encontrar alguma partícula.
Em primeiro lugar, BAK não é o mais caro projeto de ciências na história. No sul da França existe o centro científico de Cadarache com um reator termonuclear caro. Cadarache foi construída com o apoio de 6 países (incluindo a Rússia); sobre no momento Cerca de 20 bilhões de dólares já foram investidos nele. Em segundo lugar, a descoberta do bóson de Higgs trará muitas tecnologias revolucionárias ao mundo. Além disso, quando o primeiro telefone celular foi inventado, as pessoas também reagiram negativamente à sua invenção...
Como funciona o BAK?
O LHC colide feixes de partículas em altas velocidades e monitora seu comportamento e interações subsequentes. Como regra, um feixe de partículas é acelerado primeiro no anel auxiliar e depois enviado para o anel principal.
Muitos ímãs poderosos retêm as partículas dentro do colisor. E instrumentos de alta precisão registram os movimentos das partículas, já que a colisão ocorre em uma fração de segundo.
A operação do colisor é organizada pelo CERN (organização para pesquisa nuclear).
Como resultado, após enorme trabalho e investimentos financeiros, em 4 de julho de 2012, o CERN anunciou oficialmente que o bóson de Higgs havia sido encontrado. Claro, algumas propriedades do bóson descobertas na prática diferem de aspectos teóricos, porém, os cientistas não têm dúvidas sobre a “realidade” do bóson de Higgs.
Por que precisamos de um BAK?
Como o LHC é útil para as pessoas comuns? As descobertas científicas relacionadas com a descoberta do bóson de Higgs e o estudo dos quarks podem no futuro levar a uma nova revolução científica e tecnológica.
Primeiro, como massa é energia em repouso (grosso modo), é possível no futuro converter matéria em energia. Assim não haverá problemas de energia, o que significa que será possível viajar para planetas distantes. E este é um passo em direção à viagem interestelar...
Em segundo lugar, o estudo da gravidade quântica permitirá no futuro controlar a gravidade. Porém, isso não acontecerá tão cedo, uma vez que os grávitons ainda não são muito bem compreendidos e, portanto, o dispositivo que controla a gravidade pode ser imprevisível.
Em terceiro lugar, existe a oportunidade de compreender mais detalhadamente a teoria M (uma derivada da teoria das cordas). Esta teoria afirma que o universo consiste em 11 dimensões. A teoria M afirma ser a “teoria de tudo”, o que significa que estudá-la nos permitirá compreender muito melhor a estrutura do Universo. Quem sabe no futuro uma pessoa aprenda a se movimentar e influenciar outras dimensões.
LHC e o Fim do Mundo
Muitas pessoas argumentam que o trabalho do LHC poderia destruir a humanidade. Via de regra, pessoas pouco versadas em física falam sobre isso. O lançamento do LHC foi adiado diversas vezes, mas em 10 de setembro de 2008 foi lançado. No entanto, vale a pena notar que o LHC nunca foi acelerado até à potência máxima. Os cientistas planejam lançar o LHC em plena capacidade em dezembro de 2014. Vamos dar uma olhada possíveis razões o fim do mundo e outros rumores...
1. Criação de um buraco negro
Um buraco negro é uma estrela com enorme gravidade, que atrai não só matéria, mas também luz e até tempo. Um buraco negro não pode surgir do nada e, portanto, os cientistas do CERN acreditam que as chances de surgir um buraco negro estável são extremamente pequenas. No entanto, é possível. Quando as partículas colidem, um microscópio buraco negro, cujo tamanho é suficiente para destruir nosso planeta em alguns anos (ou mais rápido). Mas a humanidade não deve ter medo, pois, graças à radiação Hawking, os buracos negros perdem rapidamente massa e energia. Embora existam pessimistas entre os cientistas que acreditam que o forte campo magnético dentro do colisor não permitirá a desintegração do buraco negro. Como resultado, a chance de ser criado um buraco negro que destruirá o planeta é muito pequena, mas existe essa possibilidade.
2. Formação de “matéria escura”
É também “matéria estranha”, strapelka (gotícula estranha), “estrangulador”. É matéria que, ao colidir com outra matéria, a transforma em algo semelhante a si mesma. Aqueles. Quando um Strangelet colide com um átomo comum, dois Strangelets são formados, gerando uma reação em cadeia. Se tal matéria aparecer em um colisor, a humanidade será destruída em questão de minutos. No entanto, a chance de isso acontecer é tão pequena quanto a formação de um buraco negro.
3. Antimatéria
A versão relacionada ao fato de que durante a operação do colisor pode aparecer uma quantidade tão grande de antimatéria que destruirá o planeta parece a mais delirante. E a questão nem é que as chances de formação de antimatéria sejam muito pequenas, mas que já existem amostras de antimatéria na Terra, armazenadas em recipientes especiais onde não há gravidade. É improvável que apareça na Terra uma quantidade tão grande de antimatéria que seja capaz de destruir o planeta.
Conclusões
Muitos residentes russos nem sequer sabem como escrever corretamente a frase “grande colisor de hádrons”, muito menos sabem o seu propósito. E alguns pseudo-profetas afirmam que não existem civilizações inteligentes no Universo porque cada civilização, tendo alcançado o progresso científico, cria um colisor. Então um buraco negro se forma, destruindo a civilização. Conseqüentemente, eles explicam o grande número de buracos negros massivos no centro das galáxias.
Porém, também há quem acredite que devemos lançar rapidamente o LHC, caso contrário, quando os alienígenas chegarem, eles nos capturarão, pois nos considerarão selvagens.
Como resultado, a única hipótese de descobrir o que o LHC nos trará é simplesmente esperar. Mais cedo ou mais tarde descobriremos o que nos espera: destruição ou progresso.
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(ou TANQUE)- atualmente 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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Talvez o mundo inteiro conheça o edifício científico mais grandioso da Europa - o Grande Colisor de Hádrons, construído perto da cidade suíça de Genebra.
Antes do seu lançamento, havia muitos rumores de pânico sobre o fim do mundo e que a instalação causaria danos irreparáveis ao meio ambiente na Suíça. Porém, os anos passam, o colisor funciona, mas o mundo continua o mesmo. Por que foi construída uma estrutura tão grande e cara? Vamos descobrir.
O que é o Grande Colisor de Hádrons?
Não há nada de místico no design do Grande Colisor de Hádrons, ou LHC. Este é apenas um acelerador de partículas elementares carregadas, necessário para acelerar partículas pesadas e estudar os produtos formados quando colidem com outras partículas.
Existem mais de uma dúzia de instalações semelhantes em todo o mundo, incluindo aceleradores russos em Dubna, perto de Moscovo, e Novosibirsk. O LHC foi lançado pela primeira vez em 2008, mas devido a um acidente ocorrido logo depois, operou por muito tempo com baixa potência energética, e somente em 2015 tornou-se operação possível instalações nas capacidades projetadas.
Como quase todas as instalações semelhantes, o LHC é um túnel colocado em forma de anel. Está localizado a uma profundidade de aproximadamente 100 metros, na fronteira entre a França e a Suíça. A rigor, o sistema LHC inclui duas instalações, uma menor, a outra diâmetro maior. O comprimento do grande túnel excede o tamanho de todos os outros aceleradores existentes hoje e é de 25,5 quilômetros, razão pela qual o colisor recebeu o nome de Big.
Por que o colisor foi construído?
Os físicos modernos conseguiram desenvolver modelo teórico, combinando três interações fundamentais de quatro existentes e denominado Modelo Padrão (SM). No entanto, ainda não pode ser considerada uma teoria abrangente da estrutura do mundo, uma vez que a área que os cientistas chamam de teoria da gravidade quântica e que descreve interação gravitacional. O papel principal nele, segundo a teoria, deveria ser desempenhado pelo mecanismo de formação da massa de partículas, denominado bóson de Higgs. 
Cientistas de todo o mundo esperam que as pesquisas realizadas no LHC tornem possível estudar experimentalmente as propriedades do bóson de Higgs. Além disso, o estudo dos quarks é de considerável interesse - este é o nome das partículas elementares que formam os hádrons (por causa deles o colisor é chamado de hadrônico).
Como funciona o LHC?
Como já mencionado, o LHC é um túnel redondo composto por um anel principal e um anel auxiliar. As paredes do túnel são compostas por muitos eletroímãs poderosos que geram um campo que acelera as micropartículas. A aceleração inicial ocorre no túnel auxiliar, mas as partículas ganham a velocidade necessária no anel principal, após o que as partículas que correm em sua direção colidem, e o resultado de sua colisão é registrado por instrumentos altamente sensíveis.
Como resultado de inúmeras experiências, em julho de 2012, a liderança do CERN (Conselho Europeu de Investigação Nuclear) anunciou que as experiências tinham descoberto o bóson de Higgs. Atualmente, o estudo desse fenômeno continua, pois muitas de suas propriedades diferem daquelas previstas na teoria.
Por que as pessoas precisam de um BAC?
Os custos de construção do LHC ascenderam, segundo diversas fontes, a mais de 6 mil milhões de dólares americanos. O valor torna-se muito mais impressionante se lembrarmos dos custos anuais de operação da instalação. Por que você precisa incorrer em despesas tão significativas, quais benefícios o colisor trará? pessoas comuns?
A investigação planeada e já em curso no LHC poderá, no futuro, dar às pessoas acesso a energia barata que pode ser obtida literalmente do nada. Esta será talvez a revolução científica e tecnológica mais ambiciosa da história da humanidade. Além disso, ao compreender o mecanismo do bóson de Higgs, as pessoas podem ganhar poder sobre uma força que permanece completamente incontrolável pelas pessoas - a gravidade. 
É claro que as descobertas que serão feitas com a ajuda do Grande Colisor de Hádrons não nos permitirão dominar amanhã a tecnologia de conversão de matéria em energia ou criar um sistema antigravitacional. aeronave– resultados práticos são esperados apenas num futuro distante. No entanto, os experimentos nos permitirão dar mais alguns pequenos passos no sentido de compreender a essência da estrutura do Universo.
A 100 metros de profundidade, na fronteira da França com a Suíça, existe um dispositivo que pode revelar os segredos do universo. Ou, segundo alguns, destruir toda a vida na Terra.
De qualquer forma, esta é a maior máquina do mundo e serve para estudar as menores partículas do Universo. Este é o Large Hadron Collider (LHC).
Breve descrição
O LHC faz parte de um projeto liderado pela Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN). O colisor faz parte do complexo acelerador do CERN nos arredores de Genebra, na Suíça, e é usado para acelerar feixes de prótons e íons a velocidades que se aproximam da velocidade da luz, colidindo partículas umas com as outras e registrando os eventos resultantes. Os cientistas esperam que isso ajude a aprender mais sobre a origem do Universo e sua composição.
O que é um colisor (LHC)? É o acelerador de partículas mais ambicioso e poderoso construído até hoje. Milhares de cientistas de centenas de países colaboram e competem entre si em busca de novas descobertas. Para coletar dados experimentais, existem 6 seções localizadas ao longo da circunferência do colisor.
As descobertas feitas com ele podem ser úteis no futuro, mas não é essa a razão da sua construção. O objetivo do Grande Colisor de Hádrons é expandir nosso conhecimento do Universo. Dado que o LHC custa milhares de milhões de dólares e requer a cooperação de muitos países, a falta de aplicação prática pode ser surpreendente.
Para que serve o Colisor de Hádrons?
Na tentativa de compreender o nosso Universo, o seu funcionamento e estrutura real, os cientistas propuseram uma teoria chamada modelo padrão. Tenta identificar e explicar as partículas fundamentais que fazem do mundo o que ele é. O modelo combina elementos da teoria da relatividade de Einstein com a teoria quântica. Também leva em consideração 3 das 4 forças fundamentais do Universo: forças nucleares fortes e fracas e eletromagnetismo. A teoria não diz respeito à quarta força fundamental – a gravidade.
O Modelo Padrão fez várias previsões sobre o universo que são consistentes com vários experimentos. Mas há outros aspectos que exigem confirmação. Um deles é uma partícula teórica chamada bóson de Higgs.
Sua descoberta responde a perguntas sobre a massa. Por que a matéria tem isso? Os cientistas identificaram partículas que não têm massa, como os neutrinos. Por que algumas pessoas têm e outras não? Os físicos ofereceram muitas explicações.
O mais simples deles é o mecanismo de Higgs. Esta teoria afirma que existe uma partícula e uma força correspondente que explica a presença de massa. Nunca tinha sido observado antes, portanto os eventos criados pelo LHC provariam a existência do bóson de Higgs ou forneceriam novas informações.
Outra questão que os cientistas fazem está relacionada com a origem do Universo. Então matéria e energia eram uma só. Após a separação, as partículas de matéria e antimatéria destruíram-se mutuamente. Se o número deles fosse igual, não sobraria nada.
Mas, felizmente para nós, havia mais matéria no Universo. Os cientistas esperam observar antimatéria durante a operação do LHC. Isto poderia ajudar a compreender a razão da diferença na quantidade de matéria e antimatéria quando o universo começou.
Matéria escura
Nossa compreensão atual do universo sugere que apenas cerca de 4% da matéria que deveria existir é atualmente observável. Movimento de galáxias e outros corpos celestes sugere que há muito mais matéria visível.
Os cientistas chamaram essa matéria indefinida de matéria escura. A matéria observável e escura representa cerca de 25%. Os outros 3/4 vêm da hipotética energia escura, que contribui para a expansão do Universo.
Os cientistas esperam que as suas experiências forneçam mais provas da existência de matéria escura e energia escura, ou confirmem uma teoria alternativa.
Mas esta é apenas a ponta do iceberg da física de partículas. Há coisas ainda mais exóticas e controversas que precisam ser reveladas, e é para isso que serve o colisor.
Big Bang em microescala
Ao colidir prótons em velocidades suficientemente altas, o LHC os divide em subpartículas atômicas menores. Eles são muito instáveis e duram apenas uma fração de segundo antes de se decomporem ou se recombinarem.
De acordo com a teoria Big Bang, originalmente toda a matéria consistia neles. À medida que o Universo se expandia e arrefecia, eles combinavam-se em partículas maiores, como protões e neutrões.
Teorias incomuns
Se as partículas teóricas, antimatéria e energia escura, não forem suficientemente exóticas, alguns cientistas acreditam que o LHC poderá fornecer provas da existência de outras dimensões. É geralmente aceito que o mundo é quadridimensional (espaço e tempo tridimensionais). Mas os físicos sugerem que pode haver outras dimensões que os humanos não conseguem perceber. Por exemplo, uma versão da teoria das cordas requer pelo menos 11 dimensões.
Os adeptos desta teoria esperam que o LHC forneça evidências do modelo proposto para o Universo. Na sua opinião, os blocos de construção fundamentais não são partículas, mas cordas. Eles podem ser abertos ou fechados e vibram como guitarras. A diferença na vibração torna as cordas diferentes. Alguns se manifestam na forma de elétrons, enquanto outros são percebidos como neutrinos.
O que é um colisor em números?
O LHC é uma estrutura enorme e poderosa. É composto por 8 setores, cada um dos quais é um arco, delimitado em cada extremidade por uma seção denominada “inserção”. A circunferência do colisor é de 27 km.
Os tubos aceleradores e as câmaras de colisão estão localizados a 100 metros abaixo do solo. O acesso a eles é feito por um túnel de serviço com elevadores e escadas localizados em diversos pontos da circunferência do LHC. O CERN também construiu edifícios acima do solo onde os investigadores podem recolher e analisar dados gerados pelos detectores do colisor.
Os ímãs são usados para controlar feixes de prótons que se movem a 99,99% da velocidade da luz. São enormes, pesando várias toneladas. O LHC possui cerca de 9.600 ímãs. Eles esfriam até 1,9K (-271,25 °C). Isso está abaixo da temperatura do espaço sideral.
Os prótons dentro do colisor passam por tubos de ultra-alto vácuo. Isso é necessário para que não haja partículas com as quais eles possam colidir antes de atingirem seu objetivo. Uma única molécula de gás pode causar o fracasso de um experimento.
No círculo grande colisor Existem 6 áreas onde os engenheiros podem conduzir seus experimentos. Eles podem ser comparados a microscópios com câmera digital. Alguns desses detectores são enormes - o ATLAS é um aparelho com 45 m de comprimento, 25 m de altura e pesa 7 toneladas.
O LHC emprega cerca de 150 milhões de sensores que coletam dados e os enviam para a rede de computadores. Segundo o CERN, a quantidade de informação obtida durante os experimentos é de cerca de 700 MB/s.
Obviamente, tal colisor requer muita energia. Seu consumo anual de energia é de cerca de 800 GWh. Poderia ser muito maior, mas a instalação não funciona durante os meses de inverno. Segundo o CERN, o custo da energia ronda os 19 milhões de euros.
Colisão de prótons
O princípio por trás da física do colisor é bastante simples. Primeiro, dois feixes são lançados: um no sentido horário e o segundo no sentido anti-horário. Ambos os fluxos aceleram à velocidade da luz. Então eles são direcionados um para o outro e o resultado é observado.
O equipamento necessário para atingir este objetivo é muito mais complexo. O LHC faz parte do complexo CERN. Antes de qualquer partícula entrar no LHC, ela já passa por uma série de etapas.
Primeiro, para produzir prótons, os cientistas devem retirar os elétrons dos átomos de hidrogênio. As partículas são então enviadas para o LINAC 2, que as lança no acelerador PS Booster. Essas máquinas usam velocidade variável para acelerar partículas. campo elétrico. Os campos criados por ímãs gigantes ajudam a segurar os feixes.
Quando o feixe atinge o nível de energia desejado, o PS Booster o direciona para o supersíncrotron SPS. O fluxo é ainda mais acelerado e é dividido em 2.808 feixes de 1,1 x 1.011 prótons. O SPS injeta feixes no LHC no sentido horário e anti-horário.
Dentro do Grande Colisor de Hádrons, os prótons continuam a acelerar por 20 minutos. Na velocidade máxima, eles giram 11.245 vezes em torno do LHC a cada segundo. Os feixes convergem para um dos 6 detectores. Neste caso, ocorrem 600 milhões de colisões por segundo.
Quando dois prótons colidem, eles são divididos em partículas menores, incluindo quarks e glúons. Quarks são muito instáveis e decaem em uma fração de segundo. Os detectores coletam informações rastreando o caminho das partículas subatômicas e as enviam para uma rede de computadores.
Nem todos os prótons colidem. O restante segue para a seção de ejeção do feixe, onde é absorvido pelo grafite.
Detectores
Ao longo da circunferência do colisor existem 6 seções nas quais os dados são coletados e os experimentos são conduzidos. Destes, 4 são detectores principais e 2 são menores.
O maior é o ATLAS. Suas dimensões são 46 x 25 x 25 m. O rastreador detecta e analisa o momento das partículas que passam pelo ATLAS. Ao seu redor está um calorímetro que mede a energia das partículas absorvendo-as. Os cientistas podem observar sua trajetória e extrapolar informações sobre eles.
O detector ATLAS também possui um espectrômetro de múons. Os múons são partículas com carga negativa 200 vezes mais pesadas que os elétrons. São os únicos capazes de passar pelo calorímetro sem parar. O espectrômetro mede o momento de cada múon usando sensores de partículas carregadas. Esses sensores podem detectar flutuações no campo magnético do ATLAS.
O Compact Muon Solenoid (CMS) é um detector propósito geral, que detecta e mede subpartículas liberadas durante colisões. O dispositivo está localizado dentro de um solenóide gigante que pode criar um campo magnético quase 100 mil vezes maior que o campo magnético da Terra.
O detector ALICE foi projetado para estudar colisões de íons de ferro. Desta forma, os investigadores esperam recriar condições semelhantes às que ocorreram imediatamente após o Big Bang. Eles esperam ver os íons se transformarem em uma mistura de quarks e glúons. O principal componente do ALICE é a câmera TPC, que é usada para estudar e reconstruir trajetórias de partículas.
O LHC é usado para procurar evidências da existência de antimatéria. Ele faz isso procurando por uma partícula chamada beauty quark. A fileira de subdetectores ao redor do ponto de impacto tem 20 metros de comprimento. Eles podem capturar partículas de quarks bonitos muito instáveis e de decomposição rápida.
O experimento TOTEM é realizado em uma área com um dos pequenos detectores. Ele mede o tamanho dos prótons e o brilho do LHC, indicando a precisão da criação de colisões.
O experimento LHC simula raios cósmicos em um ambiente controlado. Seu objetivo é ajudar a desenvolver estudos em larga escala de raios cósmicos reais.
Em cada local de detecção há uma equipe de pesquisadores, que varia de várias dezenas a mais de mil cientistas.
Processamento de dados
Não é de surpreender que tal colisor gere um enorme fluxo de dados. Os 15 milhões de GB produzidos anualmente pelos detectores do LHC representam um enorme desafio para os pesquisadores. Sua solução é uma rede de computadores composta por computadores, cada um deles capaz de analisar de forma independente um dado. Assim que o computador conclui a análise, ele envia os resultados ao computador central e recebe uma nova parcela.
Os cientistas do CERN decidiram concentrar-se na utilização de equipamentos relativamente baratos para realizar os seus cálculos. Em vez de adquirir servidores e processadores avançados, é usado hardware existente que pode funcionar bem na rede. Usando um software especial, uma rede de computadores será capaz de armazenar e analisar os dados de cada experimento.
Perigo para o planeta?
Alguns temem que um colisor tão poderoso possa representar uma ameaça à vida na Terra, incluindo a participação na formação de buracos negros, “matéria estranha”, monopólios magnéticos, radiação, etc.
Os cientistas refutam consistentemente tais afirmações. A formação de um buraco negro é impossível porque existe uma grande diferença entre prótons e estrelas. A “matéria estranha” poderia ter sido formada há muito tempo sob a influência dos raios cósmicos, e o perigo dessas formações hipotéticas é muito exagerado.
O colisor é extremamente seguro: é separado da superfície por uma camada de solo de 100 metros e o pessoal está proibido de permanecer no subsolo durante os experimentos.
O LHC (Large Hadron Collider, LHC) é o maior acelerador de partículas do mundo, localizado na fronteira franco-suíça, em Genebra, e de propriedade do CERN. O principal objetivo da construção do Grande Colisor de Hádrons era procurar o bóson de Higgs, a partícula indescritível que é o último elemento Modelo padrão. O colisor completou a tarefa: os físicos descobriram uma partícula elementar com as energias previstas. Além disso, o LHC operará nesta faixa de luminosidade e operará como objetos especiais normalmente operam: a pedido dos cientistas. Lembre-se, a missão de um mês e meio do rover Opportunity se arrastou por 10 anos.
Tudo o que você vê ao seu redor é composto de partículas elementares – quarks e léptons, que podem se combinar para formar partículas maiores, como prótons ou átomos. Mas não para por aí: essas partículas subatômicas também podem se unir de maneiras exóticas que nunca vimos antes. A colaboração LHCb anunciou a descoberta de novas partículas chamadas “pentaquarks”. Os resultados do seu trabalho podem ajudar-nos a desvendar muitos dos mistérios da teoria dos quarks, uma parte crucial do Modelo Padrão.
O CERN é o maior acelerador de partículas do mundo. E valeu a pena construí-lo, mesmo que apenas pelo escopo dos experimentos que agora estão sendo realizados nele. No entanto, os experimentos atingiram tal escala que os físicos não conseguem mais construí-los por conta própria. Engenheiros qualificados os ajudam nisso. Quer saber como físicos e engenheiros estão trabalhando para atualizar o LHC e criar um sucessor do famoso acelerador de partículas?