• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Akcelerator LHC znów w akcji

    01.03.2010. 15:57
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    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

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana – instytut naukowy istniejący w latach 1982 - 2011 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. Po włączeniu w jego skład Instytutu Energii Atomowej POLATOM nadano mu nazwę Narodowe Centrum Badań Jądrowych. LHCb (skrót ang. "Large Hadron Collider beauty") – detektor cząstek elementarnych przy genewskim Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN. 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.

    ALICE (ang. A Large Ion Collider Experiment) – jeden z sześciu detektorów przy wybudowanym w CERN-ie Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). TOTEM (ang. TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) – jeden z sześciu detektorów przy wybudowanym w CERN-ie Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC).

    LHC@home - projekt przetwarzania rozproszonego platformy BOINC. Jego celem jest umożliwienie dokładnej kalibracji akceleratora cząstek elementarnych, Large Hadron Collider (LHC), budowanego przez CERN w Genewie. CMS (ang. Compact Muon Solenoid) – detektor przy wybudowanym w CERN-ie Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), który posłuży m.in. do obserwacji mionów.

    Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN (fr. Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) – ośrodek naukowo-badawczy położony na północno-zachodnich przedmieściach Genewy na granicy Szwajcarii i Francji, pomiędzy Jeziorem Genewskim, a górskim pasmem Jury. Obecnie do organizacji należy dwadzieścia państw. CERN zatrudnia 2600 stałych pracowników oraz około 8000 naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 500 instytucji naukowych z całego świata. Najważniejszym narzędziem ich pracy jest największy na świecie akcelerator cząstekWielki Zderzacz Hadronów. 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.

    ROOT - obiektowy szkielet aplikacji (ang. framework) wspomagający pisanie programów do analizy danych. Powstał w 1994 roku w laboratorium CERN na potrzeby analizy danych fizyki wysokich energii i jest od tego czasu stale rozwijany. ROOT zawiera:

    Pierścień akumulacyjny – kołowy akcelerator cząstek, którego zadaniem jest utrzymywanie krążącej w nim wiązki cząstek przez możliwie długi czas (godziny, czasem dni). Cząstki utrzymywane są zazwyczaj przy stałej energii, często pierścień akumulacyjny rozpędza je najpierw do energii docelowej, a następnie utrzymuje przez dłuższy czas przy tej energii.

    LEP (z ang. Large Electron Positron Collider, Wielki Zderzacz Elektronowo-Pozytonowy) – akcelerator pracujący w CERN pod Genewą w latach 1989-2000. Znajdował się on w tunelu o obwodzie 27 km. Akcelerator po wybudowaniu w 1989 roku potrafił rozpędzić elektrony do energii 45 GeV, a pod koniec swojego działania do 104,6 GeV. Bozon Higgsa (higson) – cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez model standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, prowadzone przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie. Wyniki ogłoszone 4 lipca zostały potwierdzone przez rezultaty kolejnych eksperymentów, publikowane w ciągu następnego roku. Masa odkrytej cząstki, wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu oraz jej właściwości stanowiły mocne potwierdzenie, że jest to długo poszukiwany bozon Higgsa. W kwietniu zespoły pracujące przy detektorach CMS i ATLAS ostatecznie stwierdziły, że cząstka ta jest bozonem Higgsa.

    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. DESY (skrót od Deutsches Elektronen-Synchrotron – Niemiecki Synchrotron Elektronowy) – laboratorium fizyki i ośrodek badawczy zlokalizowane w Hamburgu. Także nazwa jednego z akceleratorów wybudowanych w tym laboratorium. DESY należy do największych europejskich ośrodków naukowych, posiada drugi co do wielkości w Europie (po CERN-ie) akcelerator cząstek.

    Analizator elektrostatyczny - urządzenie służące do wydzielania z wiązki cząstek naładowanych wiązki o określonej energii cząstek. Zwykle umieszczany jest między wylotem rury akceleratora a tarczą. Analizator tworzą dwie płytki kondensatora wygięte w łuk. Przez taki zakrzywiony kondensator przelatują tylko cząstki dla których siła pola elektrycznego w kondensatorze jest siłą odśrodkową. Przy określonym promieniu łuku kondensatora, energię wyjściowej wiązki analizatora (energię cząstek, które mają przechodzić przez analizator) można regulować natężeniem pola elektrycznego: Zasada zachowania energii – empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

    Dodano: 01.03.2010. 15:57  


    Najnowsze