私たちが知っているアクセラレータの作成の歴史今日は大きなハドロンコライダーとして、2007年にはじめて始まります。最初に、加速器の年代順はサイクロトロンで始まりました。このデバイスは、テーブルに簡単に収まる小型のデバイスでした。その後、加速器の歴史は急速に発展し始めました。 SynchrophasotronとSynchrotronが登場しました。
歴史上、おそらく、最も面白い1956年から1957年までの期間。当時、ソビエトの科学、特に物理学は、外国の兄弟に遅れを取らなかった。長年得られた経験を駆使して、ソ連の物理学者ウラジミール・ベクスラーが科学の画期的な成果を上げました。彼らはその時代に最も強力な同期フェーズトロンを作りました。その作用力は10ギガ電子ボルト（100億電子ボルト）であった。この発見の後、ドイツとアメリカでは、大きな電子 - 陽電子加速器、スイスの加速器がすでに作られています。それらのすべてに共通の目標、すなわち基本クォーク粒子の研究がありました。
大型ハドロンコライダーは、最初に作成されたイタリアの物理学者の努力に感謝します。彼の名前はノーベル賞受賞者Carlo Rubbiaです。彼の仕事の間、Rubbiaは欧州原子力研究機構のディレクターを務めました。研究センターの敷地内にハドロンコライダーを正確に建設して打ち上げることが決定されました。
コライダーは、スイスとフランス。その周囲の長さは27キロメートルなので、それは大きなと呼ばれています。加速器リングは、50〜175メートルの深さまで延びています。コライダーには1232個の磁石が取り付けられています。それらは超伝導性であり、したがってそれらから、そのような磁石におけるエネルギー消費は事実上存在しないので、分散のための最大磁場を発生させることが可能である。各磁石の総重量は、長さ14.3メートルで3.5トンです。
どんな物理的物体と同様に、大きなハドロンコライダーは熱を発生します。したがって、常に冷却する必要があります。このために、液体窒素の1,200万リットルで1.7Kの温度が維持される。さらに、冷却には液体ヘリウム（70万リットル）が使用され、最も重要なことに、通常の大気圧よりも10倍低い圧力が使用される。
摂氏1.7キロの温度は-271度。この温度は絶対ゼロにほぼ近い。絶対ゼロは、物理的な身体が持つことができる最小限の限界です。
トンネルの内部はあまり興味深いものではありません。 超伝導機能を備えたニオブ - チタンケーブルがあります。その長さは7600キロメートルです。ケーブルの総重量は1200トンです。ケーブルの内部は、総距離15億キロメートルの6300ワイヤの叢である。この長さは10天文単位です。例えば、地球から太陽までの距離は、そのような単位の10に等しい。
私たちが地理的に話すなら私たちは、フランス側にあるSaint-GenieとForney-Voltaireの都市とスイス側のMeirinとVessuratの間に襟の輪があると言うことができます。 PSと呼ばれる小さなリングが直径に沿って境界に沿って走っています。
「何が必要なのか」という質問に答えるためにハドロン・コライダー "には、科学者に目を向ける必要があります。多くの科学者は、これが科学の存続期間中の最大の発明であり、それがなければ、今日私たちに知られている科学は単に意味をなさないと言います。大型ハドロンコライダーの存在と発射は、ハドロンコライダー内の粒子の衝突で爆発が起こるため興味深い。すべての小さな粒子は異なる方向に散乱します。多くのものの存在と意味を説明できる新しい粒子が形成されます。
科学者がこれらの中で見つけようとした最初のこと破壊された粒子 - これは物理学者Peter Higgsによって「Higgs Boson」と呼ばれる基本粒子によって理論的に予測されます。この驚くべき粒子は、信じられているように、情報の運搬体です。それはまた「神の粒子」と呼ばれています。それを開くと、科学者は宇宙の理解に近づくだろう。 2012年7月4日に、ハドロンコライダー（その打ち上げが部分的に成功した）が同様の粒子を検出するのに役立つことに注意する必要があります。今日まで、科学者はそれをより詳細に研究しようとしている。
もちろん、問題は直ちに起こり、なぜ科学者たちは長い間、これらの粒子を研究してきました。あなたは、デバイスを持っている場合、あなたはそれを実行し、より多くのデータを撮影するたびにすることができます。事実、ハドロンコライダーの作業は高価な喜びです。 1つのランは多額の費用がかかる。例えば、年間エネルギー消費量は8億kW / hです。このエネルギーの量は約10万の人口を持つ都市を消費していました。男は、平均的な水準で。そして、これはメンテナンスのコストを計算していません。コンピュータ読み取り可能な情報の処理に時間がかかるように： - もう一つの理由は、大量のデータを生成するためにバインドされたプロトンをピッチングするときに発生LHC爆発ということです。情報を受け取るコンピュータの能力が今日の基準によっても素晴らしいという事実にもかかわらず、
次の理由はあまり知られていない暗闇です問題。この方向でコライダーと働く科学者は、宇宙全体の可視スペクトルがわずか4％であることを確信しています。残りは暗黒物質であると考えられています。実験的に彼らはこの理論が正しいことを証明しようとします。
暗黒物質の高度な理論が提起されたハドロンコライダーの存在の安全を疑う。問題は起こった：「Hadronの衝突者：のためかどうか？彼は多くの科学者を興奮させた。世界のすべての偉大な心は2つのカテゴリーに分かれています。 「反対派」は、そのような事柄が存在する場合、反対の粒子を持っていなければならないという興味深い理論を提唱している。そして、加速器内の粒子の衝突において、暗い部分が生じる。暗い部分と私たちが見る部分が衝突する危険性がありました。その後、それは宇宙全体の死につながる可能性があります。しかし、ハドロンコライダーの最初の打ち上げ後、この理論は部分的に分解された。
さらに重要なのは、宇宙の爆発、あるいはむしろ言う - 誕生。衝突では、存在の最初の秒で宇宙がどのようにふるまうかを観察することができると信じられています。彼女はビッグバンの起源を見た方法。粒子の衝突のプロセスは、宇宙の起源の冒頭にあったものと非常に類似していると考えられている。
まだ確認されている幻想的なアイデアはありません科学者はエキゾチックなモデルです。これは信じられないようですが、私たちのような人々と他の次元や宇宙があることを示唆する理論があります。不思議なことに、アクセラレータがここで助けてくれるでしょう。
簡単に言えば、加速器の存在の目的は宇宙が何であるか、それがどのように作成されたか、粒子や関連する現象に関するすべての既存の理論を証明するか否かを理解する。もちろん、これは何年もかかるでしょうが、打ち上げごとに科学の世界を覆す新しい発見があります。
加速器が粒子を加速することは誰もが知っている光の速度の最大99％が、その割合が光の速度の99.9999991％であることを多くは知らない。理想的なデザインと強力な加速マグネットのおかげで、この素晴らしい姿が理にかなっています。また、あまり知られていない事実を書き留める必要があります。
| 束の中の陽子の数 | 最大1000億（1011） |
| 束の数 | 最大2808 |
検出器領域を通過する陽子ビームの数 | 4つのゾーンで1秒あたり最大3100万 |
交差点におけるパーティクルの衝突数 | 最大20 |
| 衝突あたりのデータ量 | 約1.5 MB |
| ヒッグス粒子の量 | 1粒子を2.5秒ごとに照射する（フルビーム強度で、ヒッグス粒子の特性に関する特定の仮定に基づいて） |
約1億 2つの主要な検出器のそれぞれからのデータを含むストリームは、数十秒で100,000個以上のCDを満たすことができます。ちょうど1ヶ月で、ディスクの数は、積み重ねると月が足りる高さに達するでしょう。したがって、実際にはデータのフィルタとして機能するデータ収集システムを使用できるようにするだけで、検出器から来るすべてのデータを収集しないことにしました。爆発の時に起こった100の出来事だけを記録することに決めました。これらのイベントは、加速器の位置を組み合わせた欧州の粒子物理学研究所にある大型ハドロン衝突装置のコンピュータセンターの記録に記録されます。記録は、記録された出来事ではなく、科学界にとって最も関心のあるものである。
記録後、数百キロバイトのデータが処理する。これを行うために、CERNには2000台以上のコンピュータが設置されています。これらのコンピュータのタスクは、プライマリデータの処理とデータベースの作成であり、これはさらに分析するのに便利です。次に、生成されたデータストリームがGRIDネットワークに送信されます。このインターネットネットワークは、世界中のさまざまな機関に所在する数千のコンピュータを結集し、3大陸にある何百もの大規模なセンターを結んでいます。すべてのそのようなセンターは、最大データ転送速度のためにファイバを使用してCERNに接続されています。
事実を言えば、それに言及する必要もある構造の物理的特性。加速器トンネルは、水平面の1.4％の偏差である。加速器のトンネルのほとんどをモノリシックな岩石の中に置くために、まずこれが行われます。したがって、反対側の配置の深さは異なる。ジュネーブの近くにある湖の側から数えた場合、深さは50メートルになります。反対側の部分は175メートルの深さを有する。
興味深いことに、月の位相は加速器。そのような遠くの物体がそのような距離で行動することができるように見えるだろう。しかし、満月の間に潮があると、ジュネーブ地域の土地は最大25センチ上昇することに気づいています。これは、コライダーの長さに影響します。これにより長さは1ミリメートル増加し、ビームエネルギーは0.02％変化する。ビームエネルギー制御は最大0.002％を超えなければならないため、研究者はこの現象を考慮に入れる必要があります。
また興味深いのは、コライダートンネルが多くの人が想像するように、円ではなく八角形の形。短い断面のために角度が形成される。それらには設置された検出器だけでなく、加速粒子のビームを制御するシステムも含まれています。
ハドロン・コライダー（Hadron Collider）は、多くの詳細と科学者の興奮を使用して、素晴らしいデバイスです。アクセラレータ全体は2つのリングで構成されています。小さなリングはプロトンシンクロトロンと呼ばれ、略語を使用する場合はPSとなります。大リング - プロトンスーパーシンクロトロン、すなわちSPS。一緒に、2つのリングは、光の速度の99.9％に部品を加速することができます。この場合、衝突者は陽子のエネルギーも増加させ、その総エネルギーを16倍増加させます。また、パーティクル同士が1秒間に約3000万回衝突することも可能です。 10時間以内に4つの主要な検出器から、1秒あたり最大100テラバイトのデジタルデータを取得します。データの取得は、特定の要因によるものです。例えば、それらは、負の電荷を有する基本粒子を検出することができ、半回転も有する。これらの粒子は不安定であり、直接的な検出は不可能であり、ビーム軸に対して一定の角度で飛行するエネルギーのみを検出することが可能である。このステージを最初の起動レベルと呼びます。このステージの後には、ロジック実装回路が構築されている100以上の特殊データ処理ボードが続きます。この作業の一部は、データ取得中に1秒あたりのデータを含む100,000以上のブロックが選択されているという特徴があります。これらのデータは分析のために使用され、より高いレベルのメカニズムを使用して発生します。
それとは反対に、次のレベルのシステムは、すべての検出器ストリームからの情報。検出ソフトウェアはネットワーク上で動作します。そこでは、後続のデータブロックを処理するために多数のコンピュータを使用します。ブロック間の平均時間は10マイクロ秒です。プログラムは、元のポイントに対応するパーティクルマーカーを作成する必要があります。その結果、1つのイベントで発生した運動量、エネルギー、軌道などからなる一連のデータを取得します。
アクセラレータ全体を5つの主要部分に分けることができます。
1）電子 - 陽電子加速器の加速器。 詳細は、超電導特性を有する約7000個の磁石を表す。彼らの助けを借りて、ビームはリングトンネルに沿って導かれる。また、ビームを1本の流れに集束させ、その幅は1本の毛の幅に減少する。
2）コンパクトなミュオンソレノイド。これは一般的な使用を意図した検出器です。このような検出器では、新しい現象の探索、例えばヒッグス粒子の探索が行われる。
3）検出器LHCb。このデバイスの価値は、それらの反対のクォークとアンチクォークの検索にあります。
4）トロイダル取付けATLAS。この検出器はミュオンを固定するために設計されています。
5）アリス。この検出器は、鉛イオンとプロトン - 陽子衝突の衝突を捕捉する。
事実、ハイテク技術の利用可能性エラーの可能性は除きますが、実際はすべてが異なります。加速器の組み立て中、遅延が発生しただけでなく、故障も発生しました。私はそのような状況は予想外ではないと言わなければならない。デバイスには非常に多くのニュアンスが含まれており、そのような精度が求められます。例えば、打上げ中に科学者が直面した問題の1つは、衝突の直前に陽子ビームを集めた磁石の故障でした。この重大な事故は、磁石による超伝導の損失による締結の一部の破壊によって引き起こされた。
この問題は2007年に発生しました。彼女の打ち上げのためにコライダーは数回延期され、6月にのみ打ち上げが行われ、ほぼ1年後にコライダーがまだ始まった。
コライダーの前回の打ち上げは成功し、多数テラバイトのデータが収集されました。
打ち上げが行われたハドロンコライダー52015年4月、正常に機能しています。 1ヶ月以内に、梁は輪の周りを走り、徐々に力が増します。研究自体の目的はそうではありません。ビームの衝突エネルギーが増加します。値は7 TeVから13 TeVに引き上げられます。そのような増加はあなたが粒子の衝突における新しい機会を見ることを可能にするでしょう。
2013年と2014年 トンネル、加速器、探知器および他の装置の深刻な技術的検査を受けました。その結果、超電導機能を有する18個の双極磁石が得られた。なお、それらの総数は1232個です。しかし、残りの磁石は無視されませんでした。残りの部分では、アンチクーラントシステムが交換され、改良されたものが取り付けられました。磁石の冷却システムも改善しました。これにより、彼らは最大の電力で低温に留まることができます。
すべてうまくいけば、アクセラレータの次の発売は3年後にだけ行われるでしょう。この期間の後、計画された仕事はコライダーの改善、技術的な検査で計画されています。
修理には1セントかかる、コストを考慮していません。 2010年現在のHadron Colliderの価格は75億ユーロです。この図は科学史上最も高価なプロジェクトのリストの中で最初の場所にプロジェクト全体をもたらします。
打ち上げが行われたハドロンコライダー休憩の後、成功しました。興味深いデータが収集されました。例えば、現代の粒子観は正しいという証拠が提示された。これはCMSとLHCb検出器の正しい操作のために可能になりました。これらの検出器はBS崩壊を2つの中間子に捉えました。これは現代の理論の妥当性を直接証明するものです。
これはどうなっているのかという質問をする価値があります。そのような理論の証明。一つの方法は新しい粒子を捕獲することです。つまり、新しい素粒子が衝突した場合、現代の理論を修正する必要があるということです。
この粒子に注目した科学者たちそれが証明できるか、うまくいくか、あるいは少なくとも超対称性の方向にドアを開くことができるからです。これはさらなる研究のための良いスタートであり、ジュネーブの研究センターで働きます。
次回のアップグレード後コライダーは、粒子のさらなる研究のためのタスクが割り当てられます。特に、Higgsボソンについてもっと学ぶことが必要になるでしょう。ノーベル賞がこの発見に対して授与されたという事実にもかかわらず、その特性のすべてが十分に研究され証明されたわけではありません。したがって、科学者たちはこの驚くべき粒子を研究するために長くて困難な仕事をしています。
また、継続して取り組む必要があります超対称性理論の証明または反論それは幾分素晴らしいように思えますが、それはまだ存在する権利を持っています。あなたはすべての注意が最初の重要性の問題だけに払われると考えるべきではありません、各プロジェクトのためにこの分野で働く科学者のチームがあります。
もちろん、これらは科学者が解決する必要があるすべてのタスクではありません。新しいテラバイトの情報が受信されるたびに、質問のリストは継続的に更新され、それらに対する答えは何年にもわたって検索できます。
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