jukse? Det handler mer om fysikk og teknologi. fordi Spørsmålet er ikke spesielt alvorlig, så skal jeg fikse det detaljerte instruksjoner. MEN husk at produksjonen av hadronkollidere blir forfulgt ved lov, med fly og om morgenen.
En rask guide til å bygge en pocket hadron kolliderer for dummies.
Så jeg advarer deg - egenskapene til kollideren er fortsatt ikke fullt ut forstått, og hvor omtrent halvparten av energien til kollideren går er ukjent. På grunn av dette ble kollideren forbudt i 2034 av Darth Herohito. Så bygg en kolliderer på egen risiko.
Vel, la oss komme i gang.
Først må vi avklare noe - det er flere typer hadronkolliderer:
Prospektive - kolliderer med påfølgende mulighet for ny prospektering
Expropriatory - en kampkolliderer med mulighet for ekspropriasjon.
Med podvyperizpodpert - en ny kollidermodell med en innebygd podvyperizpodpert.
Siemens-merkene er de mest forferdelige kolliderene, hvis produksjon er strengt forbudt, siden denne typen kolliderer, uten å forårsake skade ytre skade, ødelegger den menneskelige hjerne direkte. Denne typen kolliderer ble oppfunnet av Darth Herohito på 500-tallet e.Kr., under oppholdet i det østlige romerriket. Ved å kombinere en oljeboks, innmat fra en enorm kamprobot og Chuck Norris sitt skitne lommetørkle, fikk han en enkel Siemens-kollider. Etter å ha prøvd det, hadde Darth fått hjernen til mer enn 20 millioner innbyggere på jorden (jordiske dødelige kalte dette en pestepidemi, og siden den gang har jordboere blitt vaksinert - en prosess som smertefritt fjerner hjernen og lar dem eksistere uten dens hjelp. Det er derfor for de fleste Siemens-kollidere "ikke er farlige).
Hjemmeproduksjonsteknologi
Lovende kollidere
Det er veldig enkelt å gjøre: ta Plast flaske 1,5 liter, et hull er brent i nedre del, på øverste del legg på folie og stikk hull i den med en nål. (Den siste handlingen må gjentas i en syklus minst 3000 ganger)
Exprapriator kolliderer
Teknologien for å produsere en ekspropriasjonskolliderer er litt mer komplisert enn produksjonsteknologien for en lovende kolliderer; du trenger en bøtte med vann, saks, folie og en 1,5 liters plastflaske. Vi kutter av bunnen av flasken, legger folie på toppen, stikker hull i den, og kollideren er klar.
stakk ut fra utstående kollider
Den utstikkende kollideren er den vanskeligste å lage! En utforskende og lovende kolliderer er tatt. Vi renser flaskene for all dritten, plugger hullene med folie, tar en sigarett, tenner den og brenner et hull i sideoverflaten av kroppen til vår utstående kollider. Nå, ved hjelp av hasjdrivstoff, kan vi akselerere hjernen vår til hastigheter som nærmer seg lysets hastighet, hvor sorte hull deretter dannes.
Drivstoff for kollideren
Alle kollidere oppført i denne anmeldelsen opererer på biodrivstoff. Som regel er dets leverandør Midt-Asia. Men regjeringen i mange land sover ikke, på grunn av forbudet mot «midlertidige overganger til andre verdener», er drivstoff for kollidere under et enormt forbud. Dette forbudet ble innført av tidligere samarbeid mellom regjeringene i mange land med fremmed intelligens, siden representanter for utenomjordisk etterretning var lei av gjestearbeidere fra jordboere som dukket opp i deres parallelle verdener etter bruk av hadron-kollideren.
Jeg vil fortsette min historie om å besøke dagen åpne dører ved CERN.
Del 3. Datasenter.
I denne delen vil jeg snakke om stedet hvor det som er produktet av CERNs arbeid lagres og behandles – resultatene av eksperimenter. Vi skal snakke om et datasenter, selv om det nok ville vært mer riktig å kalle det et datasenter. Men først skal jeg komme inn på spørsmålene om databehandling og datalagring ved CERN. Hvert år produserer Large Hadron Collider alene så mye data at hvis den ble brent på en CD, ville den vært en stabel på 20 kilometer høy. Dette skyldes det faktum at når kollideren opererer, kolliderer strålene 30 millioner ganger per sekund, og med hver kollisjon oppstår omtrent 20 hendelser, som hver produserer et stort nummer av informasjon i detektoren. Selvfølgelig behandles denne informasjonen først i selve detektoren, går deretter til det lokale datasenteret, og først deretter overføres det til hoveddatalagrings- og prosesseringssenteret. Det er imidlertid nødvendig å behandle omtrent petabyte med data hver dag. Til dette må vi legge til at disse dataene ikke bare skal lagres, men også distribueres mellom forskningssentre rundt om i verden, og støtter i tillegg cirka 4000 WiFi-nettverksbrukere ved selve CERN. Det skal legges til at det er et ekstra datalagrings- og prosesseringssenter i Ungarn, som det er en 100 gigabit-kobling med. Samtidig legges 35.000 kilometer med optisk kabel inne i CERN.
Datasenteret var imidlertid ikke alltid så kraftig. Bildet viser hvordan utstyret som brukes har endret seg over tid.
Nå har det skjedd en overgang fra stormaskiner til et rutenett av vanlige PC-er. For tiden har senteret 90 000 prosessorkjerner fordelt på 10 000 servere som opererer 24 timer i døgnet, 7 dager i uken. I gjennomsnitt kjører 250 000 databehandlingsjobber samtidig på dette rutenettet. Dette datasenteret er på topp moderne teknologier og flytter ofte databehandling og IT fremover for å løse problemene som kreves for å lagre og behandle så store datamengder. Det er nok å nevne at i en bygning som ligger i nærheten av datasenteret, oppfant Tim Berners-Lee World Wide Web (fortell det til de alternativt begavede idiotene som, mens de surfer på Internett, sier at grunnleggende vitenskap gir ingen fordel).
La oss imidlertid gå tilbake til problemet med datalagring. Fotografiet viser at i antediluvian tid ble data tidligere lagret på magnetiske disker (Ja, ja, jeg husker disse 29 megabyte diskene på EU-datamaskinen).
For å se hvordan det er i dag går jeg til bygget hvor datasenteret ligger.
Overraskende nok er det ikke så mye folk der og jeg kommer meg ganske raskt inn. De viser oss en kort film og fører oss så til en låst dør. Guiden vår åpner døren og vi befinner oss i et ganske stort rom hvor det er skap med magnetbånd som informasjon registreres på.
Det meste av rommet er okkupert av akkurat disse skapene.
De lagrer rundt 100 petabyte med informasjon (tilsvarer 700 år med Full HD-video) i 480 millioner filer. Interessant nok har omtrent 10 000 fysikere rundt om i verden i 160 datasentre tilgang til denne informasjonen. Denne informasjonen inneholder alle eksperimentelle data siden 70-tallet av forrige århundre. Hvis du ser nøye etter, kan du se hvordan disse magnetbåndene er plassert inne i skapene.
Noen rack inneholder prosessormoduler.
På bordet ligger en liten visning av hva som brukes til datalagring.
Dette datasenteret bruker 3,5 megawatt elektrisk energi og har en egen dieselgenerator i tilfelle strømbrudd. Det skal også sies om kjølesystemet. Den er plassert utenfor bygget og driver kald luft under det falske gulvet. Vannkjøling brukes kun på et lite antall servere.
Hvis du ser inne i skapet, kan du se hvordan automatisk prøvetaking og lasting av magnetbånd skjer.
Egentlig er denne hallen ikke den eneste hallen der Datateknikk, men det faktum at besøkende i det minste ble tillatt her vekker allerede respekt hos arrangørene. Jeg tok et bilde av det som var utstilt på bordet.
Etter dette dukket det opp en annen gruppe besøkende og vi ble bedt om å gå. Jeg tar et siste bilde og forlater datasenteret.
I neste del skal jeg snakke om verkstedene hvor det lages og monteres unikt utstyr som brukes i fysiske eksperimenter.
Mange vanlige innbyggere på planeten stiller seg spørsmålet om hvorfor Large Hadron Collider er nødvendig. Uforståelig for de fleste Vitenskapelig forskning, som mange milliarder euro har blitt brukt på, skaper varsomhet og bekymring.
Kanskje er dette ikke forskning i det hele tatt, men en prototype av en tidsmaskin eller en portal for teleportering fremmede skapninger, i stand til å endre menneskehetens skjebne? De mest fantastiske og forferdelige ryktene sirkulerer. I denne artikkelen vil vi prøve å forstå hva en hadronkollider er og hvorfor den ble opprettet.
Et ambisiøst prosjekt for menneskeheten
Large Hadron Collider er for tiden den kraftigste partikkelakseleratoren på planeten. Det ligger på grensen til Sveits og Frankrike. Mer presist, under den: På en dybde på 100 meter ligger en ringtunnel til gasspedalen nesten 27 kilometer lang. Eieren av forsøksstedet, verdt mer enn 10 milliarder dollar, er European Centre for Nuclear Research.
Enorme mengder ressurser og tusenvis av kjernefysikere er opptatt med å akselerere protoner og tunge blyioner til nær lyshastigheter i forskjellige retninger og deretter knuse dem inn i hverandre. Resultatene av direkte interaksjoner studeres nøye.
Forslaget om å lage en ny partikkelakselerator kom tilbake i 1984. I ti år har det vært ulike diskusjoner om hvordan en hadronkollider vil være, hvorfor det trengs en så storskala. forskningsprosjekt. Først etter å ha diskutert spesifikasjonene til den tekniske løsningen og de nødvendige installasjonsparametrene ble prosjektet godkjent. Byggingen startet først i 2001, og brukte den tidligere akseleratoren for sin plassering. elementærpartikler- stor elektron-positron kolliderer.
Hvorfor trenger vi en Large Hadron Collider?
Samspillet mellom elementærpartikler er beskrevet på forskjellige måter. Relativitetsteorien er i konflikt med kvantefeltteorien. Det manglende leddet i å oppnå en enhetlig tilnærming til strukturen til elementærpartikler er umuligheten av å lage en teori om kvantetyngdekraft. Dette er grunnen til at en høyeffekts hadronkolliderer er nødvendig.
Den totale energien til partikkelkollisjoner er 14 teraelektronvolt, noe som gjør enheten til en betydelig kraftigere akselerator enn noen som finnes i verden i dag. Ved å gjennomføre eksperimenter som tidligere var umulige av tekniske årsaker, vil forskere mest sannsynlig kunne dokumentere eller tilbakevise eksisterende teorier om mikroverdenen.
Å studere kvark-gluonplasmaet som dannes under kollisjonen av blykjerner vil gjøre det mulig å konstruere en mer avansert teori om sterke interaksjoner, som radikalt kan endre kjernefysikk og stjernerommet.
Higgs boson
Tilbake i 1960 utviklet den skotske fysikeren Peter Higgs Higgs-feltteorien, ifølge hvilken partikler som kommer inn i dette feltet er utsatt for kvanteeffekter, som i den fysiske verden kan observeres som massen til et objekt.
Hvis det under eksperimentene er mulig å bekrefte teorien til den skotske kjernefysikeren og finne Higgs-bosonen (kvante), kan denne hendelsen bli et nytt utgangspunkt for utviklingen av jordens innbyggere.
Og de oppdagede kontrollene av tyngdekraften vil mange ganger overgå alle synlige utsikter for utvikling av teknologisk fremgang. Videre er avanserte forskere mer interessert, ikke i nærværet av selve Higgs-bosonet, men i prosessen med å bryte elektrosvak symmetri.
Hvordan fungerer han
For at eksperimentelle partikler skal nå en hastighet utenkelig for overflaten, nesten lik i vakuum, akselereres de gradvis, hver gang øker energien.
Lineære akseleratorer injiserer først blyioner og protoner, som deretter utsettes for trinnvis akselerasjon. Partiklene kommer inn i protonsynkrotronen gjennom boosteren, hvor de får en ladning på 28 GeV.
På neste trinn går partiklene inn i supersynkrotronen, hvor ladningsenergien deres økes til 450 GeV. Etter å ha nådd slike indikatorer, faller partiklene inn i den viktigste multi-kilometerringen, hvor detektorer på spesielt plasserte kollisjonssteder registrerer i detalj støtøyeblikket.
I tillegg til detektorer som er i stand til å registrere alle prosesser under en kollisjon, brukes 1625 superledende magneter for å holde protonbunter i akseleratoren. Deres totale lengde overstiger 22 kilometer. Spesialdesignet for å oppnå en temperatur på -271 °C. Kostnaden for hver slik magnet er estimert til en million euro.
Målet rettferdiggjør midlene
For å utføre slike ambisiøse eksperimenter ble den kraftigste hadronkollideren bygget. Mange forskere forteller menneskeheten med utilslørt glede hvorfor et vitenskapelig prosjekt på flere milliarder dollar er nødvendig. Riktignok i tilfelle av nye vitenskapelige funn, mest sannsynlig vil de være høyt klassifisert.
Du kan til og med si det sikkert. Dette bekreftes av hele sivilisasjonens historie. Da hjulet ble oppfunnet, mestret menneskeheten metallurgi - hei, våpen og våpen!
Alle de mest moderne utvikling i dag blir de eiendommen til militærindustrielle komplekser utviklede land, men ikke hele menneskeheten. Når forskere lærte å splitte atomet, hva kom først? Atomreaktorer gir strøm, men etter hundretusener av dødsfall i Japan. Innbyggerne i Hiroshima var tydelig imot vitenskapelige fremskritt, som tok morgendagen fra dem og deres barn.
Teknisk utvikling ser ut som en hån mot mennesker, fordi mennesket i det snart vil bli det meste svakt ledd. I følge evolusjonsteorien utvikler og vokser systemet seg sterkere, og blir kvitt svake punkter. Det kan snart vise seg at vi ikke vil ha noen plass igjen i verden av forbedrende teknologi. Derfor er spørsmålet "hvorfor er Large Hadron Collider nødvendig akkurat nå" faktisk ikke uvirksom nysgjerrighet, fordi det er forårsaket av frykt for skjebnen til hele menneskeheten.
Spørsmål som ikke blir besvart
Hvorfor trenger vi en stor hadronkolliderer hvis millioner på planeten dør av sult og uhelbredelige, og noen ganger behandlingsbare, sykdommer? Vil han hjelpe med å overvinne denne ondskapen? Hvorfor trenger menneskeheten en hadronkollider, som til tross for all utvikling av teknologi, ikke har vært i stand til å lære å bekjempe kreft i hundre år? Eller kanskje det rett og slett er mer lønnsomt å tilby dyre medisinske tjenester enn å finne en måte å helbrede på? Gitt dagens verdensorden og etiske utvikling, er det bare en håndfull representanter for menneskeheten som virkelig trenger en stor hadronkolliderer. Hvorfor trenger hele jordens befolkning det, og fører en non-stop kamp for retten til å leve i en verden fri fra angrep på noens liv og helse? Historien er stille om dette...
Bekymringer fra vitenskapelige kolleger
Det er andre representanter for det vitenskapelige miljøet som har uttrykt alvorlige bekymringer for sikkerheten til prosjektet. Det er stor sannsynlighet for det vitenskapelige verden i sine eksperimenter, på grunn av sin begrensede kunnskap, kan han miste kontrollen over prosesser som ikke engang har blitt ordentlig studert.
Denne tilnærmingen minner om laboratorieeksperimenter til unge kjemikere - bland alt og se hva som skjer. Det siste eksemplet kan ende i en laboratorieeksplosjon. Hva om en slik "suksess" rammer hadron-kollideren?
Hvorfor trenger jordboere en uberettiget risiko, spesielt siden eksperimenter ikke kan si med full tillit at prosessene med partikkelkollisjoner, som fører til dannelsen av temperaturer som overstiger 100 tusen ganger temperaturen til stjernen vår, ikke vil forårsake kjedereaksjon av all materie på planeten?! Eller de vil ganske enkelt kalle noe som er i stand til å ødelegge en ferie i fjellene i Sveits eller den franske riviera...
Informasjonsdiktatur
Hvorfor trengs Large Hadron Collider når menneskeheten ikke kan løse mindre komplekse problemer? Et forsøk på å undertrykke en alternativ mening bekrefter bare muligheten for hendelsesforløpets uforutsigbarhet.
Sannsynligvis, der mennesket først dukket opp, var denne doble funksjonen iboende i ham - å gjøre godt og skade seg selv på samme tid. Kanskje funnene som hadronkollideren vil gi oss vil gi oss svaret? Hvorfor dette risikable eksperimentet var nødvendig, vil avgjøres av våre etterkommere.
For et år siden, som en del av Vitenskapens Vår-festival, som finner sted årlig i Liege, konstruerte min kone og jeg en mekanisk modell av en partikkelkolliderer. Dette er en veldig enkel modell der metallkuler ruller, kolliderer og flyr fra hverandre. Men med dens hjelp kan du demonstrere et dusin fysiske fenomener, som forekommer i ekte akseleratorer og detektorer. Demonstrasjonen av modellen til skolebarn gikk med et smell; etter forklaringer begynte de selv å skyte baller og registrere kollisjoner.
Nå kom jeg endelig til å filme den i aksjon og fortelle deg hvilke interessante ting som kan vises med den.
Vår mekaniske modell består av et C-formet plexiglassrør, en smart formet metallinnsats, to takrenner som fører inn i røret gjennom vinduer, og et brett med fin sand som fungerer som detektor. Hvis du slipper ut to kuler samtidig, vil de, etter å ha rullet ned rennene og flydd inn i ringen, kollidere i midten av metalldelen, fly ut og trekke spor i et tynt lag med sand.
Alle disse fenomenene er rent mekaniske; det er ingen elektrisitet, magnetisme eller noen form for virtuell simulering av kollisjoner. Til tross for sin tilsynelatende primitivitet, fengsler denne modellen med sin "virkelighet". Alle fenomener oppstår foran øynene våre, de er håndgripelige – og likevel ligner de på noen måter prosessene i ekte elementærpartikkelkollidere.
Tekniske detaljer
Hvis noen ønsker å lage en lignende modell på egen hånd, her er noen notater og tips.
1) Den vanskeligste delen å lage er røret. Vi bestilte den fra et firma som bøyer plexiglassrør. Den største vanskeligheten er å sørge for det indre overflate var glatt og jevn, uten rynker. Med et slikt forhold mellom rørets radius og krumningsradius, viste dette seg å ikke være så enkelt; selskapet gjorde det ikke på første forsøk. Som et eksempel legger jeg ut en tegning av et rør med parametrene som jeg har bedt om fra selskapet. Du kan selvfølgelig lage et rør av noe annet, du trenger bare å sørge for at materialet er hardt nok - ellers vil ikke ballen rulle over lang tid (på vår modell gjør den 3-4 omdreininger, dette er nok for demonstrasjon).
2) I nærheten av kollisjonsstedet bør røret være så flatt som mulig for å la partikler fly ut sidelengs uten å sprette. Derfor er vår midtseksjon laget i form av en metallinnsats, som først følger rørets krumning, og retter seg mot midten. Siden det er umulig å beregne alle parameterne på forhånd, må du gi deg selv handlingsfrihet for å konfigurere denne delen. I tillegg er det nødvendig å sikre at det ikke er noe trinn ved krysset mellom røret og innsatsen.
3) Igjen er det vanskelig å beregne på forhånd i hvilken vinkel og med hvilken hastighet kulene skal fly inn i røret for å komme på god bane og ikke fly ut i midtpartiet. Også her må du gi deg selv manøvreringsfrihet, både i høyde og vinkel. Til dette brukte vi borrelås på endene av rennene, på holderen deres og på rørvinduene.
Large Hadron Collider, som opererer i Sveits, er den mest kjente akseleratoren i verden. Dette ble i stor grad lettet av hypen som ble reist av verdenssamfunnet og journalister rundt faren ved dette vitenskapelig prosjekt. Mange tror at dette er den eneste kollideren i verden, men dette er langt fra sant. I tillegg til Tevatron stengt i USA, på dette øyeblikket Det er fem operasjonelle kollidere i verden.
I Amerika opererer RKTI-akseleratoren (Relativistic Heavy Ion Collider) ved Brookhaven Laboratory, som startet driften i 2000. For å sette den i drift, var det nødvendig med en investering på 2 milliarder dollar. I tillegg til rent teoretiske eksperimenter, utvikler fysikere som jobber ved RHIC seg fullstendig praktiske prosjekter. Blant dem:
- en enhet for diagnostisering og behandling av kreft (ved hjelp av målrettede akselererte protoner);
- bruke tunge ionestråler for å lage filtre på molekylært nivå;
- utvikling mer og mer effektive enheter for energilagring, noe som åpner for nye muligheter i bruken av solenergi.
En lignende tung ioneakselerator bygges i Russland i Dubna. Ved denne NICA-kollideren har russiske fysikere til hensikt å studere kvark-gluonplasma.
Nå forsker russiske forskere ved Nuclear Physics Institute, hvor to kollidere er lokalisert - VEPP-4M og VEPP-2000. Budsjettet deres er 0,19 milliarder dollar for den første og 0,1 for den andre. De første testene på VEPP-4M begynte tilbake i 1994. Her er det utviklet en teknikk for å måle massen av observerte elementarpartikler helt fra starten høy presisjon verdensomspennende. I tillegg er INP det eneste instituttet i verden som tjener penger på grunnundersøkelser innen fysikk på egenhånd. Forskere ved dette instituttet utvikler og selger utstyr for akseleratorer til andre land som ønsker å ha egne eksperimentelle anlegg, men som ikke har slik utvikling.
I 1999 ble Daphne-kollideren lansert i Frascatti-laboratoriet (Italia), kostnaden var omtrent 1/5 milliard dollar, og dens maksimale effekt var 0,51 TeV. Det var en av de første høyenergiakseleratorene; ved hjelp av bare ett eksperiment ble det oppnådd mer enn hundre tusen hyperioner (atompartikler) på den. For dette ble Daphne kalt en partikkelfabrikk eller f-fabrikk.
To år før lanseringen av LHC, i 2006, lanserte Kina sin egen kolliderer, VERS II, med en effekt på 2,5 TeV. Kostnaden for denne konstruksjonen var rekordlav og beløp seg til 0,08 milliarder dollar. Men for budsjettet til dette utviklingslandet var en slik sum ikke ubetydelig; den kinesiske regjeringen tildelte disse midlene, med forståelse for at uten utvikling av grunnleggende vitenskapsgrener, er utvikling umulig moderne industri. Det er desto mer presserende å investere i dette området av eksperimentell fysikk i lys av uttømmingen naturlige ressurser og økende energibehov.
Laster inn...