Tricher? c'est plutôt de la physique et de la technologie. puisque la question n'est pas particulièrement sérieuse, alors je la corrige Instructions détaillées... MAIS rappelez-vous, fabriquer des collisionneurs de hadrons est punissable par la loi, par avion et le matin.
Un guide rapide pour construire un Pocket Hadron Collider pour les nuls.
Donc, je vous préviens - les propriétés du collisionneur ne sont toujours pas entièrement comprises, et on ne sait pas où va environ la moitié de l'énergie du collisionneur. Pour cette raison, le collisionneur a été interdit en 2034 par Dark Jerohito. Alors construisez le collisionneur à vos risques et périls.
Eh bien, commençons.
Tout d'abord, nous devons clarifier quelque chose - les collisionneurs de hadrons sont de plusieurs types :
Respectueux - collisionneurs avec possibilité ultérieure de respectivisation
Expanatory - collisionneur de combat avec possibilité d'expiration.
Avec sous-type - un nouveau modèle de collisionneur avec sous-type intégré.
Les marques Siemens sont les collisionneurs les plus terribles, dont la production est strictement interdite, car ce type de collisionneur n'applique aucun dommages externes, détruit directement le cerveau humain. Ce type de collisionneur a été inventé par Dark Jerohito au 5ème siècle après JC, lors de son séjour dans l'Empire romain d'Orient. Après avoir connecté la boîte à huile, les tripes d'un énorme robot de combat et le mouchoir sale de Chuck Norris, il a obtenu le collisionneur Siemens le plus simple. En essayant de l'essayer, Dart a hadronisé le cerveau de plus de 20 millions de personnes sur Terre (les mortels l'ont appelé l'épidémie de peste, et depuis lors, les terriens ont été vaccinés - un processus qui enlève sans douleur le cerveau et leur permet d'exister sans son aide C'est pourquoi pour la plupart des gens, les collisionneurs Siemens "ne sont pas dangereux).
Technologie de production domestique
Petits collisionneurs réactifs
Cela se fait très facilement : il se prend bouteille en plastique 1,5 litre, un trou est brûlé en partie basse, sur partie supérieure le papier d'aluminium est mis et percé avec une aiguille. (La dernière action doit être répétée dans un cycle au moins 3000 fois)
collisionneur expansif
La technologie de production d'un colider expiratoire est un peu plus compliquée que la technologie de production d'un colider respectable ; vous aurez besoin d'un seau d'eau, de ciseaux, de papier d'aluminium et d'une bouteille en plastique de 1,5 litre. Coupez le fond de la bouteille, mettez le papier d'aluminium sur le dessus, percez-le et le collisionneur est prêt.
collisionneur de sous-spot
Le collisionneur de sous-type est la partie la plus difficile ! Un collisionneur expraapriatoire et respectable est pris. Nous nettoyons les bouteilles de tous les déchets entoy, colmatons les trous avec du papier d'aluminium, prenons une cigarette, allumons et brûlons un trou dans la surface latérale du boîtier de notre collisionneur sub-top-down. Maintenant, avec l'aide de carburant de haschisch, nous pouvons accélérer notre cerveau à une vitesse approchant la vitesse de la lumière, où se forment plus tard des trous noirs.
Carburant du collisionneur
Tous les collisionneurs répertoriés dans cette revue fonctionnent avec des biocarburants. En règle générale, le fournisseur de celui-ci est Asie centrale... Mais le gouvernement de nombreux pays ne dort pas, en raison de l'interdiction des "transitions temporaires vers d'autres mondes" carburant pour les coliders sous une grande interdiction. Cette interdiction a été introduite par la conspiration préliminaire des gouvernements de nombreux pays dotés d'intelligence extraterrestre, les représentants de l'intelligence extraterrestre étant agacés par les travailleurs migrants terriens apparaissant dans leur mondes parallèles après avoir utilisé le collisionneur de hadrons.
Je vais continuer mon histoire sur la visite du jour portes ouvertes au CERN.
Partie 3. Centre de calcul.
Dans cette partie, je parlerai de l'endroit où ils stockent et traitent ce qui est le produit du travail du CERN - les résultats des expériences. Il s'agira d'un centre de calcul, même s'il serait probablement plus correct de l'appeler un centre de données. Mais d'abord, j'aborderai les problèmes de calcul et de stockage de données au CERN. Chaque année, le Grand collisionneur de hadrons produit à lui seul tellement de données que, si elles étaient écrites sur CD, elles représenteraient une pile de 20 kilomètres de haut. Cela est dû au fait que pendant le fonctionnement du collisionneur, les faisceaux entrent en collision 30 millions de fois par seconde et chaque collision se produit environ 20 événements, dont chacun produit un grand nombre de informations dans le détecteur. Bien entendu, ces informations sont d'abord traitées dans le détecteur lui-même, puis entrent dans le centre de calcul local et ensuite seulement sont transmises au centre principal de stockage et de traitement des données. Cependant, vous devez traiter environ un pétaoctet de données chaque jour. A cela il faut ajouter le fait que ces données doivent non seulement être stockées mais aussi réparties entre centres de rechercheà travers le monde et, en outre, prend en charge environ 4 000 utilisateurs WiFi au sein du CERN lui-même. Il faut ajouter qu'il existe un centre auxiliaire de stockage et de traitement des données en Hongrie, avec lequel il existe une liaison de 100 gigabits. Dans le même temps, 35 000 kilomètres de câbles optiques ont été posés à l'intérieur du CERN.
Cependant, le centre informatique n'a pas toujours été aussi puissant. La photo montre comment l'équipement utilisé a changé au fil du temps.
Il y a maintenant eu une transition des mainframes vers une grille de PC conventionnels. Le centre compte actuellement 90 000 cœurs de processeur dans 10 000 serveurs, qui fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. En moyenne, 250 000 jobs de traitement de données s'exécutent simultanément sur cette grille. Ce centre de données est à son apogée technologies modernes et, souvent, fait avancer l'informatique et l'informatique pour relever les défis requis pour stocker et traiter de telles quantités de données. Qu'il suffise de mentionner que le World Wide Web a été inventé par Tim Berners-Lee dans un bâtiment non loin du centre de données (dites à ces idiots alternativement doués qui, en surfant sur Internet, disent que science basique n'est pas utile).
Cependant, revenons au problème du stockage des données. La photo montre qu'à l'époque antédiluvienne, les données étaient auparavant stockées sur des disques magnétiques (Oui, oui, je me souviens de ces disques de 29 mégaoctets sur un ordinateur ES).
Pour voir comment sont les choses aujourd'hui, je me dirige vers le bâtiment où se trouve le centre de calcul.
Là, étonnamment, il n'y a pas grand monde, et j'entre assez rapidement. On nous montre un court métrage puis on nous conduit à une porte verrouillée. Notre guide ouvre la porte et nous nous retrouvons dans une pièce assez grande, où se trouvent des armoires avec des bandes magnétiques sur lesquelles sont enregistrées les informations.
La majeure partie du hall est occupée par ces mêmes armoires.
Ils stockent environ 100 pétaoctets d'informations (ce qui équivaut à 700 ans de vidéo Full HD) dans 480 millions de fichiers. Fait intéressant, environ 10 000 physiciens du monde entier ont accès à ces informations dans 160 centres de calcul. Ces informations contiennent toutes les données expérimentales des années 70 du siècle dernier. Si vous regardez de plus près, vous pouvez voir comment ces bandes sont situées à l'intérieur des armoires.
Certains racks contiennent des modules processeurs.
Sur la table se trouve une petite exposition de ce qui est utilisé pour le stockage des données.
Ce centre de données consomme 3,5 mégawatts d'électricité et possède son propre générateur diesel en cas de panne de courant. Je dois aussi dire à propos du système de refroidissement. Il est situé à l'extérieur du bâtiment et conduit de l'air froid sous le plancher surélevé. Le refroidissement par eau n'est utilisé que dans un petit nombre de serveurs.
Si vous regardez à l'intérieur de l'armoire, vous pouvez voir comment se déroulent l'échantillonnage et le chargement automatiques des bandes.
En fait, cette salle n'est pas la seule où Ingénierie informatique, mais le fait que les visiteurs aient été autorisés au moins ici force déjà le respect des organisateurs. J'ai photographié ce qui était exposé sur la table.
Après cela, un autre groupe de visiteurs est apparu et on nous a demandé de partir. Je prends une dernière photo et quitte le centre de calcul.
Dans la partie suivante, je parlerai des ateliers où sont créés et assemblés des équipements uniques, qui sont utilisés dans des expériences physiques.
De nombreux habitants ordinaires de la planète se posent la question de savoir à quoi sert le Grand collisionneur de hadrons. Incompréhensible pour la majorité Recherche scientifique, sur lequel plusieurs milliards d'euros ont été dépensés, suscitent méfiance et appréhension.
Peut-être qu'il ne s'agit pas du tout de recherche, mais d'un prototype de machine à remonter le temps ou d'un portail de téléportation. créatures extraterrestres capable de changer le destin de l'humanité ? Les rumeurs sont les plus fantastiques et les plus terribles. Dans cet article, nous allons essayer de comprendre ce qu'est le collisionneur de hadrons et pourquoi il a été créé.
L'ambitieux projet de l'humanité
Le Large Hadron Collider est actuellement l'accélérateur de particules le plus puissant de la planète. Il est situé à la frontière de la Suisse et de la France. Plus précisément, en dessous : à une profondeur de 100 mètres se trouve un tunnel d'accélérateur annulaire d'une longueur de près de 27 kilomètres. Le propriétaire du site d'essai de 10 milliards de dollars est le Centre européen de recherche nucléaire.
Un grand nombre de ressources et des milliers de physiciens nucléaires sont engagés dans l'accélération des protons et des ions plomb lourds à des vitesses proches de la lumière dans différentes directions, puis en les poussant les uns contre les autres. Les résultats des interactions directes sont scrutés.
La proposition de créer un nouvel accélérateur de particules est revenue en 1984. Pendant dix ans, il y a eu diverses discussions sur ce à quoi ressemblera le collisionneur de hadrons, pourquoi un si grand projet de recherche... Ce n'est qu'après avoir discuté des caractéristiques de la solution technique et des paramètres d'installation requis que le projet a été approuvé. La construction n'a commencé qu'en 2001, affectant l'ancien accélérateur pour l'accueillir. particules élémentaires- grand collisionneur électron-positon.
Pourquoi le grand collisionneur de hadrons est-il nécessaire ?
L'interaction des particules élémentaires est décrite de différentes manières. La théorie de la relativité entre en conflit avec la théorie quantique des champs. Le chaînon manquant pour trouver une approche unifiée de la structure des particules élémentaires est l'impossibilité de créer une théorie de la gravité quantique. C'est pourquoi vous avez besoin d'un collisionneur de hadrons de grande puissance.
L'énergie totale dans la collision des particules est de 14 téraélectronvolts, ce qui fait de l'appareil un accélérateur beaucoup plus puissant que tous ceux qui existent dans le monde aujourd'hui. Après avoir réalisé des expériences qui étaient auparavant impossibles pour des raisons techniques, les scientifiques avec un haut degré de probabilité seront en mesure de confirmer ou de réfuter de manière documentée les théories existantes du micromonde.
L'étude du plasma quark-gluon formé lors de la collision de noyaux de plomb permettra de construire une théorie plus parfaite des interactions fortes, qui pourra changer radicalement la physique nucléaire et l'espace stellaire.
le boson de Higgs
En 1960, le physicien écossais Peter Higgs a développé la théorie du champ de Higgs, selon laquelle les particules tombant dans ce champ sont soumises à un effet quantique qui, dans le monde physique, peut être observé comme la masse d'un objet.
Si, au cours d'expériences, il est possible de confirmer la théorie du physicien nucléaire écossais et de trouver le boson de Higgs (quantique), cet événement peut devenir un nouveau point de départ pour le développement des habitants de la Terre.
Et le gestionnaire de gravité ouvert dépassera plusieurs fois toutes les perspectives visibles pour le développement du progrès technique. De plus, les scientifiques avancés ne s'intéressent plus à la présence du boson de Higgs, mais au processus de rupture de la symétrie électrofaible.
Comment travaille-t-il
Pour que les particules expérimentales atteignent une vitesse inconcevable pour une surface, presque égale dans le vide, elles sont accélérées progressivement, augmentant à chaque fois leur énergie.
Tout d'abord, les accélérateurs linéaires injectent des ions plomb et des protons, qui sont ensuite soumis à une accélération progressive. Les particules à travers le booster pénètrent dans le synchrotron à protons, où elles reçoivent une charge de 28 GeV.
A l'étape suivante, les particules entrent dans le super-synchrotron, où l'énergie de leur charge est portée à 450 GeV. Ayant atteint de tels indicateurs, les particules tombent dans l'anneau principal de plusieurs kilomètres, où, à des points de collision spécialement situés, les détecteurs enregistrent en détail le moment de la collision.
En plus des détecteurs capables d'enregistrer tous les processus de collision, 1625 aimants supraconducteurs sont utilisés pour confiner des paquets de protons dans l'accélérateur. Leur longueur totale dépasse 22 kilomètres. Spécial pour atteindre maintient une température de -271°C. Le coût de chacun de ces aimants est estimé à un million d'euros.
Fin justifie les moyens
Pour mener à bien des expériences aussi ambitieuses, le collisionneur de hadrons le plus puissant a été construit. Pourquoi un projet scientifique de plusieurs milliards de dollars est nécessaire, de nombreux scientifiques disent à l'humanité avec un plaisir non dissimulé. Certes, dans le cas de nouveaux découvertes scientifiques très probablement, ils seront classés de manière fiable.
Vous pouvez même dire avec certitude. Ceci est confirmé par toute l'histoire de la civilisation. Quand la roue a été inventée, elle est apparue. L'humanité maîtrisait la métallurgie - bonjour, armes et armes!
Tout le plus développements modernes devenu aujourd'hui la propriété de complexes militaro-industriels pays développés, mais pas toute l'humanité. Quand les scientifiques ont appris à diviser un atome, qu'est-ce qui est arrivé en premier ? Des réacteurs nucléaires qui fournissent pourtant de l'électricité après des centaines de milliers de morts au Japon. Les habitants d'Hiroshima s'opposaient sans équivoque au progrès scientifique, qui leur enlevait demain ainsi qu'à leurs enfants.
Le développement technique ressemble à une parodie de personnes, car la personne qui s'y trouve deviendra bientôt la plus lien faible... Selon la théorie de l'évolution, le système se développe et se renforce, se débarrassant de points faibles... Il se peut que bientôt il ne nous reste plus de place dans le monde de l'amélioration de la technologie. Par conséquent, la question « pourquoi avons-nous besoin d'un grand collisionneur de hadrons en ce moment » n'est en fait pas une vaine curiosité, car elle est causée par la peur pour le sort de toute l'humanité.
Questions sans réponse
Pourquoi avons-nous besoin d'un grand collisionneur de hadrons si des millions de personnes sur la planète meurent de faim et de maladies incurables et parfois traitables ? Aidera-t-il à vaincre ce mal ? Pourquoi l'humanité a-t-elle besoin d'un collisionneur de hadrons qui, avec tout le développement de la technologie, n'a pas été capable de lutter avec succès contre le cancer depuis plus de cent ans ? Ou peut-être est-il simplement plus rentable de fournir des services médicaux coûteux que de trouver un moyen de guérir ? Compte tenu de l'ordre mondial actuel et du développement éthique, seule une poignée de membres de la race humaine ont un besoin urgent d'un grand collisionneur de hadrons. Pourquoi est-il nécessaire à l'ensemble de la population de la planète, qui mène une bataille incessante pour le droit de vivre dans un monde exempt d'empiètements sur la vie et la santé de quelqu'un ? L'histoire est muette à ce sujet...
Craintes des collègues scientifiques
D'autres membres de la communauté scientifique expriment de sérieuses inquiétudes quant à la sécurité du projet. Il y a de bonnes chances que monde scientifique dans ses expériences, en raison de ses connaissances limitées, il peut perdre le contrôle sur des processus qui n'ont même pas été correctement étudiés.
Cette approche rappelle les expériences de laboratoire de jeunes chimistes - mélangez tout et voyez ce qui se passe. Le dernier exemple pourrait se terminer par une explosion dans le laboratoire. Et si un tel "succès" arrivait au collisionneur de hadrons ?
Pourquoi les terriens ont-ils besoin d'un risque injustifié, d'autant plus que les expérimentateurs ne peuvent pas dire en toute confiance que les processus de collisions de particules, conduisant à la formation de températures dépassant 100 mille fois la température de notre étoile, ne provoqueront pas réaction en chaîne de toute la matière de la planète ?! Ou ils appelleront simplement quelqu'un capable de gâcher fatalement des vacances dans les montagnes de Suisse ou sur la Côte d'Azur...
La dictature de l'information
Pourquoi un grand collisionneur de hadrons est-il nécessaire alors que l'humanité ne peut pas résoudre des problèmes moins complexes ? Une tentative de suppression d'une opinion alternative ne fait que confirmer la possibilité de l'imprévisibilité du cours des événements.
Probablement, là où une personne est apparue pour la première fois, cette double caractéristique était ancrée en elle - se faire du bien et se faire du mal en même temps. Peut-être que la réponse sera donnée par les découvertes que donnera le collisionneur de hadrons ? La raison pour laquelle cette expérience risquée était nécessaire sera décidée par nos descendants.
Il y a un an, dans le cadre du festival Spring of Science, qui a lieu chaque année à Liège, ma femme et moi avons construit un modèle mécanique d'un collisionneur de particules élémentaires. Il s'agit d'un modèle très simple dans lequel des billes de métal roulent, entrent en collision et s'envolent. Mais avec cela, vous pouvez démontrer une douzaine phénomènes physiques qui se déroulent dans de vrais accélérateurs et détecteurs. La démonstration du modèle aux écoliers s'est déroulée en trombe, après explications ils sont eux-mêmes montés pour lancer des balles et enregistrer les collisions.
Maintenant, je me suis enfin mis à le prendre en photo en action et à dire quelles choses intéressantes peuvent être montrées avec.
Notre modèle mécanique se compose d'un tube en plexiglas en forme de C, d'un insert en métal de forme astucieuse, de deux rainures qui mènent à travers des fenêtres dans le tuyau et d'un plateau de sable fin qui agit comme un détecteur. Si deux balles sont libérées en même temps, alors, roulant dans les rainures et volant dans l'anneau, elles entrent en collision au centre de la section métallique, s'envolent et tracent des traces dans une fine couche de sable.
Tous ces phénomènes sont purement mécaniques, il n'y a pas d'électricité, pas de magnétisme, pas de simulation virtuelle de collisions. Malgré l'apparente primitivité, ce modèle séduit par son « authenticité ». Tous les phénomènes se produisent sous nos yeux, ils sont tangibles - et néanmoins ils sont quelque peu similaires aux processus dans les vrais collisionneurs de particules élémentaires.
Détails techniques
Si quelqu'un souhaite créer lui-même un modèle similaire, voici quelques commentaires et astuces.
1) La partie la plus difficile à fabriquer est le tuyau. Nous l'avons commandé à une entreprise qui plie des tuyaux en plexiglas. La principale difficulté est de s'assurer que surface intérieureétait lisse et uniforme, sans rides. Avec un tel ratio de rayon de tuyau et de rayon de courbure, cela s'est avéré pas si facile, l'entreprise ne l'a pas fait du premier coup. Par exemple, je pose le dessin d'un tuyau avec les paramètres que j'ai demandés à l'entreprise. Vous pouvez, bien sûr, faire un tuyau à partir d'autre chose, il vous suffit de vous assurer que le matériau est suffisamment dur - sinon la balle ne roulera pas longtemps (sur notre modèle elle fait 3-4 tours, c'est suffisant pour une démonstration).
2) À proximité du site de collision, le tuyau doit être aussi plat que possible pour permettre aux particules de voler latéralement sans rebondir. Par conséquent, la section centrale est réalisée sous la forme d'un insert métallique, qui suit d'abord la courbure du tuyau et se redresse vers le centre. Comme il n'est pas réaliste de calculer tous les paramètres à l'avance, vous devez vous donner une liberté d'action pour configurer cette section. De plus, il faut s'assurer qu'il n'y a pas de marche à la jonction du tuyau et de l'insert.
3) Encore une fois, il est difficile de calculer à l'avance à quel angle et à quelle vitesse les billes doivent voler dans le tuyau afin d'avoir une bonne trajectoire et de ne pas s'envoler dans la section centrale. Ici aussi, il faut se donner une liberté de manœuvre, aussi bien en hauteur qu'en angle. Nous avons utilisé pour cela du Velcro aux extrémités des gouttières, sur leur support, et sur les fenêtres du tuyau.
Le Large Hadron Collider en Suisse est l'accélérateur le plus célèbre au monde. Cela a été grandement facilité par le battage médiatique suscité par la communauté mondiale et les journalistes autour du danger de cette projet scientifique... Beaucoup pensent qu'il s'agit du seul collisionneur au monde, mais c'est loin d'être le cas. En plus du Tevatron fermé aux USA, ce moment il y a cinq collisionneurs en activité dans le monde.
En Amérique, au Brookhaven Laboratory, l'accélérateur RKTI (Relativistic Heavy Ion Collider), qui a commencé à fonctionner en 2000, fonctionne. Il a fallu un investissement de 2 milliards de dollars pour le mettre en service. En plus des expériences purement théoriques, les physiciens travaillant au RHIC (RHIC) développent des projets pratiques... Parmi eux:
- un dispositif de diagnostic et de traitement du cancer (on utilise des protons accélérés dirigés) ;
- l'utilisation de faisceaux d'ions lourds pour créer des filtres au niveau moléculaire ;
- développement de plus en plus appareils efficaces pour le stockage de l'énergie, qui ouvre de nouvelles perspectives dans l'utilisation de l'énergie solaire.
Un accélérateur d'ions lourds similaire est en cours de construction à Doubna, en Russie. Dans ce collisionneur NICA, les physiciens russes ont l'intention d'étudier le plasma quark-gluon.
À présent, des scientifiques russes mènent des recherches à l'INP, où se trouvent deux collisionneurs à la fois - VEPP-4M et VEPP-2000. Leur budget est de 0,19 milliard de dollars pour les premiers et de 0,1 milliard de dollars pour les seconds. Les premiers tests au VEPP-4M ont commencé en 1994. Ici, une technique a été développée pour mesurer la masse des particules élémentaires observées à partir de la haute précisionà l'échelle mondiale. De plus, l'INP est le seul institut au monde qui gagne de l'argent pour Recherche basique dans le domaine de la physique par eux-mêmes. Les scientifiques de cet institut développent et vendent des équipements pour les accélérateurs à d'autres États qui souhaitent disposer de leurs propres installations expérimentales, mais ne disposent pas de tels développements.
En 1999, le collisionneur Daphné a été lancé dans le laboratoire de Frascatti (Italie), son coût était d'environ 1/5 milliard de dollars, et la puissance maximale était de 0,51 TeV. C'était l'un des premiers accélérateurs de haute énergie; avec l'aide d'une seule expérience, plus de cent mille hypérions (particules atomiques) ont été obtenus dessus. Pour cela, Daphne a été surnommée une usine de particules ou f-factory.
Deux ans avant le lancement du LHC, en 2006, la Chine a lancé son propre collisionneur VERS II, d'une capacité de 2,5 TeV. Le coût de cette construction était à un plus bas historique à 0,08 milliard de dollars. Mais pour le budget de ce pays en développement, une telle somme était considérable ; le gouvernement chinois a alloué ces fonds, se rendant compte que le développement est impossible sans le développement des branches fondamentales de la science industrie moderne... Il est d'autant plus urgent d'investir dans ce domaine de la physique expérimentale au vu de l'épuisement ressources naturelles et la demande croissante d'énergie.
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