Akcelerator LHC znów w akcji :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Światowa sieć komputerowa gotowa do obsługi danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN

Nowy rekord świata akceleratora LHC w CERN

Medal KEN dla prof. Dobrzyńskiego za szerzenie wiedzy o energii jądrowej

Mobilny świat oczami dzieci, czyli „Moja Pierwsza Komórka” w szkołach

Problematyka astrocząstek i fizyki podziemnej, Monachium, Niemcy

W Świerku powstanie Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Dobiegła końca planowa przerwa techniczna w pracy akceleratora LHC. W tunelu zderzacza pojawiły się protony, których energia w najbliższych dniach niemal trzykrotnie przekroczy dotychczasowy rekord. Przeanalizowano już także pierwsze dane zebrane w grudniu i nie obyło się bez niespodzianek.

Po planowej przerwie technicznej, wewnątrz tunelu akceleratora LHC w Genewie znów zaczynają krążyć protony. Tym razem energia obu wiązek będzie większa: zostaną one rozpędzone w taki sposób, aby każdy proton miał energię 3,5 TeV) (teraelektronowolta). Wiązki biegną w przeciwnych kierunkach, co oznacza, że w punktach ich przecięć dojdzie do zderzeń przy energii 7 TeV – niemal trzykrotnie większej od dotychczasowego rekordu. „Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z oczekiwaniami, w najbliższych miesiącach zbierzemy bardzo cenne dane naukowe” – komentuje prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku, którego pracownicy uczestniczyli w budowie aż trzech wielkich multidetektorów.

Podczas rozruchu Wielkiego Zderzacza Hadronów jesienią ubiegłego roku, fizykom udało się doprowadzić do zderzeń protonów przy energiach 2,4 TeV. Już ta wartość wystarczyła, aby ustanowić świadowy rekord (największy dotychczasowy akcelerator, Tevatron w amerykańskim laboratorium Fermilab, pracuje przy energii 1,9 TeV). Po wstępnym rozruchu i przeprowadzeniu próbnych zderzeń LHC został planowo wyłączony, a naukowcy i inżynierowie przystąpili do sprawdzania stanu zarówno urządzeń samego akceleratora, jak i zbudowanych przy nim wielkich detektorów.

Podczas jesiennych testów zebrano nowe dane na temat zderzeń protonów. Wstępne analizy ujawniły pierwszą zagadkę: liczba cząstek, które powstawały w pobliżu punktów zderzeń protonu z protonem i rozbiegały się na boki pod dużymi kątami, była znacznie większa od oczekiwanej. „To trochę jak z analizami giełdowymi” – wyjaśnia prof. Jan Królikowski z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. „Służą one ustaleniu, jak zmienia się wartość akcji wraz z upływem czasu, dzięki czemu można przewidywać zachowania giełdy w kolejnych miesiącach. My próbujemy opisać, jak zmienia się liczba cząstek powstających w zderzeniach wraz ze wzrostem ich energii”. Dotychczasowe modele, zbudowane na podstawie zderzeń przy mniejszych energiach, okazały się zawodne. Przewidywały wzrost liczby cząstek na poziomie 18%, podczas gdy z pomiarów wynika, że było ich aż 28-30% więcej.

Wyniki z analiz pomiarów przeprowadzonych jesienią zostały już opublikowane przez zespoły pracujące przy detektorach CMS i ALICE, w najbliższym czasie swoje opracowanie zaprezentuje grupa z detektora ATLAS. Tak krótki czas przygotowania publikacji jest dowodem, że fizykom udało się rozwiązać wszystkie problemy związane z obsługą gigantycznych detektorów przy Wielkim Zderzaczu Hadronów.

„Wystarczy sobie wyobrazić, że każdy detektor zawiera około stu milionów kanałów elektronicznych, z których każdy musi być osobno kalibrowany” – mówi prof. Królikowski i podkreśla, że zespoły naukowców z Polski od samego początku budowy LHC brały udział w przygotowaniu programu badań fizycznych, konstruowaniu i uruchamianiu aparatury detekcyjnej oraz uczestniczyły w zbieraniu pierwszych danych.

Zaobserwowany wzrost liczby cząstek powstających w zderzeniach prawdopodobnie nie doprowadzi naukowców do odkrycia jakiegoś głębszego mechanizmu fizycznego. Daje jednak przedsmak tego, co czeka fizykę w najbliższych miesiącach. „Wkraczamy w zupełnie nowy obszar badań” – podsumowuje prof. Królikowski, a prof. Agnieszka Zalewska z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, która od stycznia reprezentuje polskich fizyków w Radzie CERN dodaje, że w badaniach mogą uczestniczyć nie tylko polscy naukowcy, ale także nasi studenci. Polskie firmy współpracujące z CERN mają szansę na zdobycie doświadczeń na najwyższym światowym poziomie technologicznym. Kilka dni temu wszystkie cztery wielkie detektory LHC odwiedził wiceminister nauki i szkolnictwa wyższego prof. Jerzy Szwed.

W akceleratorze LHC przez co najmniej rok będą badane zderzenia protonów przy energii 7 TeV. Przewiduje się, że w tym czasie będą koniecznie jedynie krótkie, tygodniowe przerwy techniczne. Docelowo w LHC ma dochodzić do zderzeń o energii dwukrotnie większej: 14 TeV. Odpowiada ona mniej więcej energii wyzwalanej przy każdym zderzeniu dłoni podczas klaskania. Wyjątkowość Wielkiego Zderzacza Hadronów polega na tym, że energia ta jest skoncentrowana w niezwykle małej objętości, odpowiadającej rozmiarami pojedynczej cząstce elementarnej.

Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku (http://www.ipj.gov.pl) zajmuje się badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny.

Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN jest jednym z największych i najbardziej prestiżowych ośrodków badawczych świata. Utworzona w 1954 roku, zrzesza obecnie 20 państw członkowskich. Polska jest pełnoprawnym członkiem CERN od 1991 roku. Największym akceleratorem cząstek w CERN jest Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider, LHC), którego eksploatacja rozpoczęła się pod koniec 2009 roku. W eksperymentach CERN biorą udział m.in. fizycy z Warszawy, Krakowa, Wrocławia, Katowic, Łodzi i Kielc.

Więcej informacji na temat LHC można znaleźć pod adresem http://lhc.fuw.edu.pl

źródło: Instytut Problemów Jądrowych

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana instytut naukowy zajmujący się badaniami z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i fizyka jądrowa, fizyka plazmy gorącej, itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją odpowiednich urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym zwłaszcza medycyny. pełny tekst

LEP (z ang. Large Electron Positron Collider, Wielki Zderzacz Elektronowo Pozytonowy) to akcelerator pracujący w CERN pod Genewą w latach 1989-2000. Znajdował się on w tunelu o obwodzie 27 kilometrów. Akcelerator po wybudowaniu w 1989 roku potrafił rozpędzić elektrony do energii 45 GeV, a pod koniec swojego działania do 104.6 GeV. pełny tekst

Akcelerator kołowy (cykliczny) - akcelerator, w którym przyspieszane cząstki poruszają się po torach zbliżonych do kołowych i spiralnych. Zakrzywienie toru wywołuje się za pomocą elektromagnesów rozmieszczonych na planie zbliżonym do okręgu. Elektromagnesy wytwarzają, synchronicznie z przebiegiem cząstek, pole elektryczne o dużej częstotliwości, albo wirowe pole elektryczne wytwarzane przez zmienny strumień magnetyczny. Podczas jednego cyklu cząstki doznają niewielkiego wzrostu energii, dlatego aby otrzymać znaczny wzrost energii, cykl przyspieszania należy wielokrotnie powtórzyć. pełny tekst

Akcelerator zderzeniowy - urządzenie rozpędzające cząstki elementarne w przeciwnych kierunkach w dwóch tunelach, by zderzyły się i zużyły prawie całą porcję energii kinetycznej na wytworzenie nowych cząstek. Do najważniejszych działających należy Wielki Zderzacz Hadronów w CERN. pełny tekst

Kosmotron, to popularna nazwa synchrotronu protonowego, czyli akceleratora cząstek, zbudowanego w Brookhaven National Laboratory (Long Island, USA) w roku 1948. Pełną energię przyspieszanych cząstek uzyskał w 1953 roku, pracował do 1968 roku. Był pierwszym akceleratorem, który przyspieszał protony do energii 3 G eV. Nazwa nawiązująca do kosmosu wzięła się stąd, że urządzenie to dało jako pierwsze możliwość przeprowadzania i badania reakcji jądrowych wywołanych przez cząstki o energiach zbliżonych do energii pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony o tak dużej energii zderzane z tarczą wytwarzały mezony, które wcześniej obserwowano tylko w rozpadach wywołanych promieniowaniem kosmicznym. pełny tekst

Detektor cząstek elementarnych jest szczególnym przypadkiem detektora promieniowania jądrowego, służącym do wykrywania obecności i badania własności indywidualnych cząstek elementarnych o wysokich energiach, z reguły przekraczających kilka MeV. Najczęściej detektory cząstek elementarnych wykorzystywane są do detekcji produktów zderzeń cząstek rozpędzonych w akceleratorze lub pochodzących z promieniowania kosmicznego. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".