trișa? este mai degrabă fizică și tehnologie. de cand întrebarea nu este deosebit de serioasă, atunci elaborez instrucțiuni detaliate. DAR amintiți-vă, realizarea Hadron Colliders este pedepsită prin lege, prin aer și dimineața.
Un ghid rapid pentru construirea unui Colisionator de Hadroni de buzunar pentru manechini.
Așadar, vă avertizez - proprietățile ciocnitorului încă nu sunt pe deplin înțelese și nu se știe unde ajunge aproximativ jumătate din energia ciocnitorului. Din această cauză, ciocnitorul a fost interzis în 2034 de Darth Jerohito. Deci, construiți colizorul pe propriul risc.
Ei bine, să începem.
În primul rând, trebuie să clarificăm ceva - colizioanele de hadroni sunt de mai multe tipuri:
Respectuos - colizori cu posibilitatea ulterioară de respectivizare
Expanator - un ciocnitor de luptă cu posibilitatea de expirare.
Cu subspecialitate - un nou model de coliziune cu subspecializare încorporată.
Mărcile Siemens sunt cele mai teribile ciocnitori, a căror producție este strict interzisă, deoarece acest tip de ciocnitori, fără a provoca daune externe, distruge direct creierul uman. Acest tip de ciocnitor a fost inventat de Darth Jerohito în secolul al V-lea d.Hr., în timpul șederii sale în Imperiul Roman de Răsărit. Combinând o cutie de ulei, măruntaiele unui imens robot de luptă și batista murdară a lui Chuck Norris, a obținut cel mai simplu colizor Siemens. Încercând să o încerce, Dart a aronizat creierul a peste 20 de milioane de locuitori ai Pământului ( muritorii pământeni au numit-o epidemia de ciumă, iar de atunci pământenii au fost vaccinați - un proces care îndepărtează fără durere creierul și le permite să existe fără ajutorul lui. De aceea, pentru majoritatea oamenilor, Siemens Colliders „nu sunt periculoase”.
Tehnologia de producție la domiciliu
Mici ciocnitori sensibili
Se face foarte ușor: se ia o sticlă de plastic de 1,5 litri, se arde o gaură în partea inferioară, se pune o folie în partea superioară și se străpunge cu un ac. (Ultima acțiune trebuie repetată într-un ciclu de cel puțin 3000 de ori)
Colizor expansiv
Tehnologia de producere a coliderului expraativ este puțin mai complicată decât tehnologia de producție a celui respectabil; veți avea nevoie de o găleată cu apă, foarfece, folie și o sticlă de plastic de 1,5 litri. Tăiați partea de jos a sticlei, puneți folie deasupra, străpungeți-o și ciocnitorul este gata.
Collider subsuprapăsat
Subtipul colider este partea cea mai grea! Un ciocnitor expraapriator și respectabil este luat. Curățăm sticlele de orice gunoi, astupăm găurile cu folie, luăm o țigară, aprindem și ardem o gaură în suprafața laterală a carcasei coliderului nostru sub-top-down. Acum, cu ajutorul combustibilului de hașiș, ne putem accelera creierul la o viteză care se apropie de viteza luminii, unde se formează mai târziu găuri negre.
Combustibil pentru coliziune
Toate colisionarele enumerate în această recenzie funcționează cu biocombustibili. De regulă, Asia Centrală este furnizorul acestora. Dar guvernul multor țări nu doarme, din cauza interzicerii „tranzițiilor temporare către alte lumi” combustibil pentru colider sub o mare interdicție. Această interdicție a fost introdusă de conspirația preliminară a guvernelor din multe țări cu inteligență extraterestră, deoarece reprezentanții inteligenței extraterestre au fost enervați de către oaspeții-muncitori-pământeni, apărând în lumile lor paralele după utilizarea colisionatorului de hadroni.
Îmi voi continua povestea despre vizitarea zilei porților deschise la CERN.
Partea 3. Centru de calcul.
În această parte, voi vorbi despre locul în care depozitează și procesează ceea ce este produsul muncii CERN - rezultatele experimentelor. Va fi vorba despre un centru de calcul, deși probabil mai corect ar fi să-l numim centru de date. Dar mai întâi, voi aborda problemele de calcul și stocare a datelor la CERN. În fiecare an, Large Hadron Collider singur produce atât de multe date încât, dacă ar fi scrise pe CD, ar avea un teanc înalt de 20 de kilometri. Acest lucru se datorează faptului că în timpul funcționării ciocnitorului, fasciculele se ciocnesc de 30 de milioane de ori pe secundă și fiecare ciocnire are loc aproximativ 20 de evenimente, fiecare dintre acestea producând o cantitate mare de informații în detector. Desigur, această informație este procesată mai întâi în detectorul în sine, apoi intră în centrul de calcul local și abia apoi este transmisă centrului principal de stocare și procesare a datelor. Cu toate acestea, trebuie să procesați aproximativ un petabyte de date în fiecare zi. La aceasta trebuie să adăugăm că aceste date nu trebuie doar stocate, ci și distribuite între centrele de cercetare din întreaga lume și, în plus, să sprijine aproximativ 4000 de utilizatori ai rețelei WiFi din CERN însuși. De adăugat că în Ungaria există un centru auxiliar de stocare și procesare a datelor, cu care există o legătură de 100 gigabit. În același timp, 35.000 de kilometri de cablu optic au fost așezați în interiorul CERN.
Cu toate acestea, centrul de calculatoare nu a fost întotdeauna atât de puternic. Fotografia arată cum echipamentul folosit s-a schimbat în timp.
Acum a avut loc o tranziție de la mainframe la o rețea de PC-uri convenționale. În prezent, centrul are 90.000 de nuclee de procesor în 10.000 de servere, care funcționează 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână. În medie, 250.000 de joburi de procesare a datelor rulează simultan pe această rețea. Acest centru de calcul este la apogeul tehnologiei moderne și de multe ori avansează computerul și IT pentru a rezolva problemele necesare stocării și procesării unor cantități atât de mari de date. Este suficient să menționăm că World Wide Web a fost inventat de Tim Berners-Lee într-o clădire nu departe de centrul de calcul (spuneți acelor idioți talentați alternativ care, navigând pe internet, spun că știința de bază nu este de folos).
Cu toate acestea, să revenim la problema stocării datelor. Fotografia arată că în vremurile antediluviane, datele erau stocate anterior pe discuri magnetice (Da, da, îmi amintesc aceste discuri de 29 de megaocteți pe un computer ES).
Ca să văd cum stau lucrurile astăzi, merg până la clădirea în care se află centrul de calcul.
În mod surprinzător, nu sunt foarte mulți oameni acolo și intru destul de repede înăuntru. Ni se arată un scurtmetraj și apoi ne conduc la o ușă încuiată. Ghidul nostru ne deschide ușa și ne aflăm într-o încăpere destul de mare, unde sunt dulapuri cu benzi magnetice pe care sunt înregistrate informații.
Majoritatea holului este ocupată de aceleași dulapuri.
Ei stochează aproximativ 100 de petabytes de informații (care echivalează cu 700 de ani de video Full HD) în 480 de milioane de fișiere. Interesant este că aproximativ 10.000 de fizicieni din întreaga lume au acces la aceste informații în 160 de centre de calcul. Această informație conține toate datele experimentale din anii 70 ai secolului trecut. Dacă aruncați o privire mai atentă, puteți vedea cum sunt amplasate aceste benzi în interiorul dulapurilor.
Unele rafturi conțin module de procesor.
Pe masă este o mică expoziție a ceea ce este folosit pentru stocarea datelor.
Acest centru de date consumă 3,5 megawați de energie electrică și are propriul generator diesel în cazul unei pene de curent. Trebuie sa spun si despre sistemul de racire. Este situat în afara clădirii și conduce aer rece sub podeaua înălțată. Răcirea cu apă este utilizată doar pe un număr mic de servere.
Dacă vă uitați în interiorul dulapului, puteți vedea cum are loc eșantionarea și încărcarea automată a benzilor.
De fapt, această sală nu este singura sală în care sunt amplasate calculatoarele, dar faptul că vizitatorii au fost lăsați să intre cel puțin aici impune deja respect pentru organizatori. Am fotografiat ce era expus pe masă.
După aceea, a apărut un alt grup de vizitatori și ni s-a cerut să plecăm. Fac o ultimă fotografie și părăsesc centrul de calcul.
În partea următoare, voi vorbi despre ateliere în care sunt create și asamblate echipamente unice, care sunt folosite în experimente fizice.
Mulți locuitori obișnuiți ai planetei își pun întrebarea pentru ce servește Marele Hadron Collider. Cercetările științifice de neînțeles pentru cei mai mulți, pe care s-au cheltuit multe miliarde de euro, provoacă îngrijorare și reținere.
Poate că aceasta nu este deloc cercetare, ci un prototip al unei mașini a timpului sau un portal pentru teleportarea ființelor extraterestre care poate schimba soarta umanității? Zvonurile sunt cele mai fantastice și teribile. În acest articol vom încerca să ne dăm seama ce este ciocnitorul de hadron și de ce a fost creat.
Proiectul ambițios al umanității
Large Hadron Collider este cel mai puternic accelerator de particule de pe planetă în prezent. Este situat la granița dintre Elveția și Franța. Mai exact, sub el: la o adâncime de 100 de metri se află un tunel accelerator inelar cu o lungime de aproape 27 de kilometri. Proprietarul site-ului de testare de 10 miliarde de dolari este Centrul European pentru Cercetare Nucleară.
Un număr mare de resurse și mii de fizicieni nucleari sunt angajați în accelerarea protonilor și ionilor grei de plumb la viteze apropiate de lumina, în direcții diferite, apoi împingându-i unul împotriva celuilalt. Rezultatele interacțiunilor directe sunt analizate.
Propunerea de a crea un nou accelerator de particule a revenit în 1984. Timp de zece ani au existat diverse discuții despre cum va arăta ciocnitorul cu hadron, de ce este nevoie de un proiect de cercetare la scară atât de mare. Abia după discutarea caracteristicilor soluției tehnice și a parametrilor de instalare necesari, proiectul a fost aprobat. Construcția a început abia în 2001, odată cu alocarea fostului accelerator de particule - marele ciocnitor electron-pozitron - pentru locația sa.
De ce este nevoie de Large Hadron Collider?
Interacțiunea particulelor elementare este descrisă în moduri diferite. Teoria relativității intră în conflict cu teoria câmpului cuantic. Veriga lipsă în găsirea unei abordări unificate a structurii particulelor elementare este imposibilitatea creării unei teorii a gravitației cuantice. Acesta este motivul pentru care este nevoie de un Colisionator de Hadroni de mare putere.
Energia totală în ciocnirea particulelor este de 14 teraelectronvolți, ceea ce face ca dispozitivul să fie un accelerator mult mai puternic decât toate cele existente în lume astăzi. După ce au efectuat experimente care anterior erau imposibile din motive tehnice, oamenii de știință cu un grad ridicat de probabilitate vor putea să confirme sau să infirme în mod documentar teoriile existente ale microlumii.
Studiul plasmei quark-gluon format în coliziunea nucleelor de plumb va permite construirea unei teorii mai perfecte a interacțiunilor puternice, care pot schimba radical fizica nucleară și spațiul stelar.
bosonul Higgs
În 1960, fizicianul din Scoția Peter Higgs a dezvoltat teoria câmpului Higgs, potrivit căreia particulele care cad în acest câmp sunt supuse unui efect cuantic, care în lumea fizică poate fi observat ca masa unui obiect.
Dacă în cursul experimentelor este posibil să se confirme teoria fizicianului nuclear scoțian și să se găsească bosonul Higgs (cuantic), atunci acest eveniment poate deveni un nou punct de plecare pentru dezvoltarea locuitorilor Pământului.
Și managerul gravitațional deschis va depăși de multe ori toate perspectivele vizibile pentru dezvoltarea progresului tehnic. Mai mult decât atât, oamenii de știință avansați sunt mai interesați nu de prezența bosonului Higgs în sine, ci de procesul de rupere a simetriei electroslabe.
Cum lucrează
Pentru ca particulele experimentale să atingă o viteză de neconceput pentru o suprafață, aproape egală în vid, acestea sunt accelerate treptat, crescând de fiecare dată energia lor.
În primul rând, acceleratoarele liniare injectează ioni de plumb și protoni, care sunt apoi supuși unei accelerații treptate. Particulele prin booster intră în sincrotronul de protoni, unde primesc o sarcină de 28 GeV.
În etapa următoare, particulele intră în super-sincrotron, unde energia încărcăturii lor este adusă la 450 GeV. După ce au ajuns la astfel de indicatori, particulele cad în inelul principal de mai mulți kilometri, unde în punctele de coliziune amplasate special, detectoarele înregistrează în detaliu momentul coliziunii.
În plus față de detectoarele capabile să înregistreze toate procesele de coliziune, 1625 de magneți supraconductori sunt folosiți pentru a limita ciorchinii de protoni în accelerator. Lungimea lor totală depășește 22 de kilometri. Special pentru a atinge menține o temperatură de -271 ° C. Costul fiecărui astfel de magnet este estimat la un milion de euro.
Scopul justifică mijloacele
Pentru a efectua experimente atât de ambițioase, a fost construit cel mai puternic colizor de hadroni. De ce este nevoie de un proiect științific de mai multe miliarde de dolari, mulți oameni de știință spun omenirii cu o încântare nedisimulata. Adevărat, în cazul noilor descoperiri științifice, cel mai probabil, acestea vor fi clasificate în mod fiabil.
Puteți spune chiar sigur. Acest lucru este confirmat de întreaga istorie a civilizației. Când a fost inventată roata, a apărut. Omenirea a stăpânit metalurgia - salut, arme și arme!
Toate cele mai moderne evoluții de astăzi devin proprietatea complexelor militaro-industriale ale țărilor dezvoltate, dar în niciun caz a întregii umanități. Când oamenii de știință au învățat să împartă un atom, ce a venit mai întâi? Reactoarele nucleare care furnizează energie electrică, însă, după sute de mii de morți în Japonia. Oamenii din Hiroshima s-au opus fără echivoc progresului științific, care a luat mâine pe ei și pe copiii lor.
Dezvoltarea tehnică arată ca o batjocură a oamenilor, pentru că o persoană din ea va deveni în curând veriga cea mai slabă. Conform teoriei evoluției, sistemul se dezvoltă și devine mai puternic, scăpând de slăbiciuni. Se poate dovedi în curând că nu ne va mai rămâne loc în lumea îmbunătățirii tehnologiei. Prin urmare, întrebarea „de ce avem nevoie de un colizor mare de hadroni chiar acum” nu este de fapt o curiozitate inactivă, deoarece este cauzată de frica pentru soarta întregii omeniri.
Întrebări fără răspuns
De ce avem nevoie de un Large Hadron Collider dacă milioane de pe planetă mor de foame și de boli incurabile și uneori tratabile? Va ajuta el să învingă acest rău? De ce are nevoie omenirea de un ciocnitor de hadron, care, cu toată dezvoltarea tehnologiei, nu a fost capabil să lupte cu succes împotriva cancerului de mai bine de o sută de ani? Sau poate că este mai profitabil să oferi servicii medicale costisitoare decât să găsești o modalitate de a te vindeca? Având în vedere ordinea mondială actuală și dezvoltarea etică, doar o mână de membri ai rasei umane au mare nevoie de un mare coliziune de hadron. De ce este nevoie de el pentru întreaga populație a planetei, care duce o luptă non-stop pentru dreptul de a trăi într-o lume liberă de încălcări ale vieții și sănătății cuiva? Povestea tace despre asta...
Temerile colegilor științifici
Există și alți membri ai comunității științifice care își exprimă îngrijorări serioase cu privire la siguranța proiectului. Este foarte probabil ca lumea științifică din experimentele sale, din cauza cunoștințelor sale limitate, să-și piardă controlul asupra proceselor care nici măcar nu au fost studiate corespunzător.
Această abordare seamănă cu experimentele de laborator ale tinerilor chimiști - amestecați totul și vedeți ce se întâmplă. Ultimul exemplu s-ar putea termina cu o explozie în laborator. Și dacă un astfel de „succes” se va întâmpla cu civizorul de hadron?
De ce pământenii au nevoie de un risc nejustificat, mai ales că experimentatorii nu pot spune cu deplină încredere că procesele de ciocnire a particulelor, care conduc la formarea unor temperaturi care depășesc temperatura stelei noastre de 100 de mii de ori, nu vor provoca o reacție în lanț a întregului materie a planetei?! Sau vor numi pur și simplu pe cineva capabil să distrugă fatal o vacanță în munții Elveției sau în Riviera Franceză ...
Dictatura informațională
De ce este nevoie de un colisionor mare de hadroni atunci când umanitatea nu poate rezolva probleme mai puțin complexe? O încercare de a suprima o opinie alternativă nu face decât să confirme posibilitatea imprevizibilității cursului evenimentelor.
Probabil, acolo unde o persoană a apărut pentru prima dată, această dublă trăsătură a fost încorporată în el - să facă bine și să-și facă rău în același timp. Poate că răspunsul va fi dat de descoperirile pe care le va da ciocnitorul cu hadron? De ce a fost nevoie de acest experiment riscant va fi decis de descendenții noștri.
În urmă cu un an, în cadrul festivalului Primăvara științei, care are loc anual la Liege, soția mea și cu mine am construit un model mecanic al unui ciocnitor de particule elementare. Acesta este un model foarte simplu în care bile metalice se rostogolesc, se ciocnesc și se despart. Dar poate fi folosit pentru a demonstra o duzină de fenomene fizice care apar în acceleratoare și detectoare reale. Demonstrarea modelului către școlari a mers cu o explozie, după explicații, ei înșiși au urcat pentru a lansa mingi și a înregistra coliziuni.
Acum am ajuns în sfârșit să-l scot în acțiune și să spun ce lucruri interesante pot fi arătate cu el.
Modelul nostru mecanic constă dintr-o țeavă din plexiglas în formă de C, o inserție metalică în formă inteligentă, două caneluri care duc prin ferestre în țeavă și o tavă cu nisip fin care acționează ca un detector. Dacă două bile sunt eliberate în același timp, atunci, rostogolindu-se pe caneluri și zburând în inel, ele se ciocnesc în centrul secțiunii metalice, zboară și desenează urme într-un strat subțire de nisip.
Toate aceste fenomene sunt pur mecanice, nu există electricitate, nici magnetism, nici simulare virtuală a coliziunilor. În ciuda aparentului primitiv, acest model captivează prin „autenticitatea” sa. Toate fenomenele apar în fața ochilor noștri, sunt tangibile - și cu toate acestea sunt oarecum similare cu procesele din ciocnitorii reali de particule elementare.
Detalii tehnice
Dacă cineva vrea să facă un model similar de unul singur, atunci iată câteva comentarii și sfaturi.
1) Cea mai dificilă parte de fabricat este țeava. L-am comandat de la o firma care indoieste tevi din plexiglas. Principala dificultate este de a face suprafața interioară netedă și uniformă, fără riduri. Cu un astfel de raport dintre raza țevii și raza de îndoire, sa dovedit a nu fi atât de ușor, compania nu a făcut-o din prima încercare. De exemplu, pun un desen al unei conducte cu parametrii pe care i-am solicitat companiei. Desigur, puteți face o țeavă din altceva, trebuie doar să vă asigurați că materialul este suficient de dur - altfel mingea nu se va rostogoli mult timp (pe modelul nostru face 3-4 rotații, acest lucru este suficient pentru o demonstrație).
2) În vecinătatea locului de coliziune, conducta trebuie să fie cât mai plată posibil pentru a permite particulelor să zboare lateral fără să sară. Prin urmare, secțiunea centrală este realizată sub forma unei inserții metalice, care urmează la început curbura țevii și se îndreaptă spre centru. Deoarece este nerealist să calculați toți parametrii în avans, trebuie să vă acordați libertatea de acțiune pentru a configura această secțiune. În plus, este necesar să vă asigurați că nu există nicio treaptă la joncțiunea țevii și a inserției.
3) Din nou, este dificil să se calculeze în avans în ce unghi și cu ce viteză trebuie să zboare bilele în țeavă pentru a ajunge pe o traiectorie bună și a nu zbura în secțiunea centrală. Și aici trebuie să vă acordați libertate de manevră, atât în înălțime, cât și în unghi. Pentru aceasta am folosit Velcro la capetele jgheaburilor, pe suportul acestora și pe ferestrele țevii.
Large Hadron Collider din Elveția este cel mai faimos accelerator din lume. Acest lucru a fost foarte facilitat de hype-ul ridicat de comunitatea mondială și de jurnaliști în jurul pericolului acestui proiect științific. Mulți cred că acesta este singurul colizor din lume, dar acest lucru este departe de a fi cazul. În plus față de Tevatron închis în Statele Unite, în prezent există cinci colidere în funcțiune în lume.
În America, la Brookhaven Laboratory funcționează acceleratorul RKTI (Relativistic Heavy Ion Collider), care a început să funcționeze în 2000. A fost nevoie de o investiție de 2 miliarde de dolari pentru a-l pune în funcțiune. Pe lângă experimentele pur teoretice, fizicienii care lucrează la RHIC dezvoltă proiecte destul de practice. Printre ei:
- un dispozitiv pentru diagnosticarea și tratarea cancerului (se folosesc protoni accelerați direcționați);
- utilizarea fasciculelor de ioni grei pentru a crea filtre la nivel molecular;
- dezvoltarea unor dispozitive din ce în ce mai eficiente pentru stocarea energiei, care deschide noi perspective în utilizarea energiei solare.
Un accelerator similar de ioni grei este construit în Dubna, Rusia. La acest ciocnitor NICA, fizicienii ruși intenționează să studieze plasma cuarc-gluon.
Acum, oamenii de știință ruși desfășoară cercetări la INP, unde sunt localizate două colidere simultan - VEPP-4M și VEPP-2000. Bugetul lor este de 0,19 miliarde USD pentru primul și 0,1 USD pentru al doilea. Primele teste la VEPP-4M au început în 1994. Aici a fost dezvoltată o tehnică pentru măsurarea masei particulelor elementare observate cu cea mai mare precizie din întreaga lume. În plus, INP este singurul institut din lume care câștigă singur bani pentru cercetarea fundamentală în domeniul fizicii. Oamenii de știință ai acestui institut dezvoltă și vând echipamente pentru acceleratoare altor țări care doresc să aibă propriile instalații experimentale, dar nu au astfel de dezvoltări.
În 1999, civizorul Daphne a fost lansat în laboratorul Frascatti (Italia), costul său a fost de aproximativ 1/5 miliard de dolari, iar puterea maximă a fost de 0,51 TeV. A fost unul dintre primii acceleratori de înaltă energie; cu ajutorul unui singur experiment, s-au obținut peste o sută de mii de hiperioni (particule atomice). Pentru aceasta, Daphne a fost numită o fabrică de particule sau f-factory.
Cu doi ani înainte de lansarea LHC, în 2006, China și-a lansat propriul colizor VERS II, cu o capacitate de 2,5 TeV. Costul acestei construcții a fost la cel mai mic nivel istoric, la 0,08 miliarde de dolari. Dar pentru bugetul acestei țări în curs de dezvoltare, o astfel de sumă era considerabilă; guvernul chinez a alocat aceste fonduri, realizând că dezvoltarea industriei moderne este imposibilă fără dezvoltarea ramurilor fundamentale ale științei. Este cu atât mai urgent să investim în acest domeniu al fizicii experimentale în lumina epuizării resurselor naturale și a cererii tot mai mari de resurse energetice.
Se încarcă ...