Бак большой адронный коллайдер: Большой адронный коллайдер (БАК) | Атомная энергия 2.0

Содержание

на БАКе снова открыли экзотические частицы

Учёные, работающие с Большим адронным коллайдером, открыли четыре новые экзотические частицы. Теперь количество адронов, открытых на этом крупнейшем в мире ускорителе (за 11 лет его работы), достигло 59.

Мир как лего

Напомним, что адроны – это частицы, состоящие из кварков и/или антикварков. Существует всего шесть видов кварков и их античастиц антикварков: нижний (down), верхний (up), странный (strange), очарованный (сharm), прелестный (beauty) и истинный (true). Эти поэтичные названия часто заменяют их первыми буквами в англоязычном написании и говорят об d-, u-, s-, c-, b- и t-кварках.

Адроны различаются между собой тем, сколько и каких кварков входит в их состав. Например, протон содержит два u-кварка и один d-кварк, а нейтрон – наоборот. Известны частицы из четырёх (тетракварки) и пяти (пентакварки) кварков/антикварков того или иного вида. К слову, и тетра-, и пентакварки были впервые обнаружены именно на БАК.

Бывает также, что два адрона полностью совпадают по кварковому составу, но всё равно являются разными частицами. Так происходит, если кварки внутри них имеют разную энергию. Частица с более энергичными кварками имеет большую массу, чем её более “спокойный” близнец (напомним, что энергия переходит в массу по знаменитой формуле E = mc2).

Для физиков открытие каждого нового адрона – выдающееся событие. Ведь оно раскрывает новые подробности поведения кварков, этих фундаментальных кирпичиков, из которых состоят протоны и нейтроны (а значит, и ядра атомов любого вещества, будь это наша кровь или межзвёздный газ).

Фабрика открытий

Вместе с четырьмя “новобранцами” число новых для науки адронов, обнаруженных на Большом адронном коллайдере за 11 лет работы, достигло 59. Все эти частицы с датой открытия, энергией и кварковым составом показаны на иллюстрации ниже.

Таким образом, физики совершали открытие в среднем каждые два месяца. А ведь создание адронов – главная, но не единственная задача БАК. Например, знаменитый бозон Хиггса, за открытие которого в 2013 году присудили Нобелевскую премию по физике, – это не адрон. Тем не менее он был открыт и детально изучен исключительно благодаря БАК.

Адроны, открытые на Большом адронном коллайдере.

Новички

Все четыре новые обнаруженные частицы – тетракварки. Один из них, Zcs(4000)+ состоит из одного c-кварка, одного c- антикварка, одного u-кварка и одного s-антикварка. Эта “гремучая смесь” имеет положительный электрический заряд, равный заряду протона, о чём говорит значок “+” в его обозначении.

Ещё одна новая частица, Zcs(4220)+, полностью копирует предыдущую по кварковому составу, но имеет большую массу: не 4000 МэВ/с2, а 4220 МэВ/с2.

Третий представитель “пополнения” – тетракварк X(4630). Он состоит из c-кварка с его антикварком и s-кварка опять-таки с его антикварком. Заряды частицы и её античастицы всегда равны по величине и противоположны по знаку, поэтому тетракварк X(4630) имеет нулевой суммарный заряд.

Наконец, последняя открытая частица – X(4685). Она копирует предыдущую по кварковому составу, но имеет несколько большую массу 4685 МэВ/с2.

Все четыре новых тетракварка были обнаружены коллаборацией LHCb, в которую входят и российские учёные. Так, специалисты из Высшей школы экономики разработали систему искусственного интеллекта, обрабатывающую огромный поток данных с детекторов ускорителя.

Препринт научной статьи с описанием открытия опубликован на сайте arXiv.org.

Итоги и перспективы

Ускоритель с 27-километровым туннелем, разгоняющий частицы до 0,999999991 скорости света, более чем оправдал вложенные в него огромные средства. В 2018 году он был остановлен на модернизацию. Его следующий запуск с обновлённым более совершенным оборудованием ожидается в 2022 году. И тогда человечество наверняка ждут новые интересные открытия.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, что в будущем БАК может стать частью гигантского стокилометрового суперколлайдера.

При помощи Большого адронного коллайдера впервые обнаружили экзотические «частицы X» из ранней Вселенной

В первые миллионные доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой бурлящую плазму кварков и глюонов — элементарных частиц, которые на короткое время слились вместе в бесчисленных комбинациях, прежде чем остыть и стать более стабильными, чтобы создать нейтроны и протоны. Перед охлаждением кварки и глюоны случайным образом сталкивались, образуя частицы с неизвестной структурой. Они получили название «частицы X».

Физики из Лаборатории ядерных наук Массачусетского технологического института впервые обнаружили доказательства присутствия «X-частиц» в кварк-глюонной плазме, производимой в Большом адронном коллайдере (БАК) в Европейской организации ядерных исследований в Швейцарии (CERN).

Команда ученых благодаря машинному обучению (ИИ научили определять ключевые переменные, которые описывают форму картины распада «X-частицы») отсеяла более 13 млрд столкновений тяжелых ионов свинца, каждое из которых произвело десятки тыс. заряженных частиц. Из оставшихся высокоэнергетических частиц исследователи смогли выделить около 100 частиц типа «X», известного также как 3872, названного так в честь расчетной массы частицы. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Физики совсем недавно начали замечать признаки экзотических «тетракварков» — элементарных частиц, состоящих из редкой комбинации четырех кварков. Ученые подозревают, что «X» (3872) — это либо компактный тетракварк, либо совершенно новый тип частиц, состоящий не из атомов, а из двух слабо связанных мезонов — субатомных частиц, которые сами состоят из двух кварков.

«В ближайшие несколько лет мы хотим использовать кварк-глюонную плазму для исследования внутренней структуры «Х-частицы», что может изменить наше представление о том, какой материал должна производить Вселенная», — отметил Йен-Джи Ли, ведущий автор, адъюнкт-профессор физики Массачусетского технологического института.

«Частицы X» (3872) впервые обнаружены в 2003 году в ходе эксперимента Belle с использованием японского ускорителя части KEKB. Однако они распадались слишком быстро, чтобы ученые могли детально изучить структуру.

В ближайшие пару лет исследователи планируют собрать больше данных, чтобы выяснить структуру «частицы X». Если это окажется прочно связанный тетракварк, он должен распадаться медленнее, чем если бы это была слабосвязанная частица.

Ученым впервые удалось измерить продолжительность жизни бозона Хиггса — 210 йоктосекунд

Большой адронный коллайдер перезапустили для поиска темной материи

Ученые запустили Большой адронный коллайдер (БАК) — крупнейший в мире ускоритель заряженных частиц — после двухлетнего перерыва, сообщает в воскресенье Telegraph со ссылкой на штаб-квартиру Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Большой ускоритель частиц попытается воссоздать темную материю, что приблизит ученых к ответу на вопрос, как была создана Вселенная.

“Мы запустили БАК, все идет хорошо», — заявил руководитель пресс-службы исследовательского центра ЦЕРН Арно Марсолье. По его словам, коллайдер будет работать “день и ночь”, но когда ученые смогут получить результаты, предсказать пока сложно.

Физики планируют разогнать пучки частиц до близких к световым скоростей, после чего часть из них столкнется между собой с энергией 13 тераэлектронвольт (ТэВ). Ученые считают, что именно при таких энергиях на свет могут появиться новые элементарные частицы.

Реклама на Forbes

“Потребовалось 50 лет, чтобы найти бозон Хиггса и 20 лет, чтобы построить эту машину”, – отметил Марсоьлье. Он добавил, что коллайдер будет работать, по крайней мере до 2035 года, так что “нужно набраться терпения”.

В 2013 году БАК был остановлен для проведения модернизации, в ходе которой была увеличена энергия столкновения пучков протонов с 8 до 13 ТэВ.

БАК был построен на 100-метровой глубине под границей Франции и Швейцарии. На его сооружение затратили около $7 млрд. Это 27-километровый кольцевой туннель, в котором установлен ускоритель заряженных частиц в виде гигантской трубы.

В 2012 году команда Команда Большого адронного коллайдера объявила об открытии бозона Хиггса — частицы, предсказанной британским физиком Питером Хиггсом в 1964 году. в 2013 году Хиггсу и бельгийцу Франсуа Энглеру вручили Нобелевскую премию по физике за теоретическое предсказание существования бозона Хиггса — механизма, который обеспечил понимание происхождения масс элементарных частиц.

Большой адронный коллайдер: Иррациональный страх и научная правда

PanARMENIAN.Net – Что такое БАК, как и для чего он работает, и существует ли реальная угроза? Для начала небольшая справка об ускорителе и его целях.

БАК принадлежит к семейству так называемых адронных ускорителей. Называется он так, потому что ускоряет адроны, то есть тяжелые частицы, состоящие из фундаментальных частиц- кварков. С помощью мощных магнитов ускоритель разгоняет протоны и тяжелые ионы почти до световых скоростей, после чего происходит соударение встречных пучков с выбросом колоссальной энергии. В адском котле громадных значений энергии и температуры рождаются тяжелые частицы, ненаблюдаемые в обычных условиях, которые и исследуются с помощью семи мощных детекторов.

Столкновение встречных пучков в детекторе

Благодаря экстремальным условиям, создающимся внутри детекторов, два года назад ученым удалось «разглядеть» так называемую «частицу Бога»- бозон Хиггса, ответственный за массу всех других частиц во Вселенной. Сегодня перед БАК поставлена более сложная и глубокая цель, для достижения которой 14 февраля 2013 года коллайдер был остановлен для модернизации.

После работ, длившихся два года, мощность ускорителя почти удвоилась. Сегодня она составляет 14 ТэВ (14 тераэлектровольт или 14 триллионов электроновольт), вместо прежних восьми. Новых задач, поставленных перед установкой, всего две: обнаружение так называемой «темной материи» и окончательное решение дальнейшей судьбы модели суперсимметрии.

Модель суперсимметрии это теория, которая связывает фермионы (частицы вещества) и бозоны (частицы, обеспечивающие взаимодействие) в природе с помощью так называемых “суперпартнеров”- сверхтяжелых “зеркальных” частиц, которые являются двойниками каждой частицы любого семейства. Это позволяет объединить все фундаментальные силы природы и найти ключ к объяснению возникновения и эволюции Вселенной.

Суперсимметрия: частицы Стандартной модели во внутреннем круге, суперсимметричные партнеры-во внешнем

«Темная материя», в свою очередь, представляет собой одну из главных проблем фундаментальной физики за последние пол столетия. Обычное вещество, из которого состоим мы, Земля, Солнце составляет лишь ничтожно малую часть всей массы Вселенной. Остальное неуловимая материя, которая не взаимодействует со светом, а значит не наблюдаема с помощью обычных астрономических инструментов и может проявиться только при высоких энергиях столкновения частиц.

БАК был модифицирован для решения именно этих фундаментальных проблем.

Приведет ли работа ускорителя к глобальным катаклизмам и уничтожении мира? Ученые однозначно отвечают: нет. На первом месте среди апокалиптических публикаций стоит опасение, что на Земле появится черная дыра, которая сначала поглотит Европу, а затем и всю планету. В Общей теории относительности черная дыра это область пространства-времени со столь огромной гравитацией, что ничто, даже свет, не способен ее покинуть. Она только поглощает окружающее вещество. Черные дыры микроскопических размеров, согласно теории, могут образоваться в БАК, более того, ученые были бы рады возможности их исследования. А причина их «небрежности» в том, что такие черные дыры, согласно излучению Хокинга, мгновенно исчезают, оставив после себя только пару частиц света- фотоны. Микроскопическая черная дыра не успевает поглотить даже один электрон, не говоря уже о целой планете.

Черная дыра

Излагаются и другие опасения, связанные с появлением так называемых «странных капелек», нестандартной экзотической формы материи, способность изменить все вещество вокруг. Надо помнить, что «странные капельки» (или «Страпельки» на научном жаргоне) лишь очень умозрительная научная концепция, и для их появления необходимы энергии, на много порядков выше, чем то, на что способен Большой адронный коллайдер.

Есть еще один сильный аргумент в пользу безопасности БАК. В космосе постоянно происходят высокоэнергетичные процессы- будь то взрыв сверхновой, или термоядерные реакции внутри солнечного ядра, которые на энергетической шкале намного превосходят возможности БАК. Но ни к какому «распаду вакуума», или появлению экзотической материи это не приводит. Количество частиц, используемых в коллайдере, а так же область, в которой происходят активные процессы столь малы, что для окружающей среды они проходят практически незаметными.

Лженаучные и пророческие «новости» всегда притягивали и будут притягивать общественность. Пусть даже они никак не соответствуют действительности. И пусть авторы совершенно не знакомы с темой. Главное шум вокруг нее и увеличение аудитории, ради этого и соврать можно. А наука всегда была излюбленной почвой для такого подхода.

Большой адронный коллайдер прослужит науке не менее 20 лет

Такое заявление сделал генеральный директор Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) Рольф-Дитер Хойер на пресс-конференции в “РИА Новости”.

Он еще раз напомнил, что эксперименты и исследования, которые будут проведены при помощи большого адронного коллайдера (БАК), обеспечат настоящий прорыв в фундаментальной физике. Ожидается, что в ускорителе удастся в миниатюре воспроизвести “большой взрыв”, в результате которого возникла Вселенная. Это даст возможность ответить на вопрос, почему 90% энергии “большого взрыва” ушло на создание антивещества и лишь 10% – на строение материи. Также ученые надеются, что БАК позволит экспериментально получить частицы, существование которых ранее было показано теоретически, в частности, доказать существование бозона Хиггса. Если это произойдет, то, по мнению Р.Хойера, британскому физику Питеру Хиггсу будет уготована Нобелевская премия.

“Порою вначале сложно сказать, где способно найти применение то или иное научное изыскание, – сказал Р.Хойер. – Так, 80 лет назад казалось, что замечательное квантовое уравнение, составленное англичанином Полем Дираком, может быть полезным только для физики. А сегодня оно успешно применяется в медицине. Или, например, 20 лет назад у ученых ЦЕРНа возникла необходимость в легком доступе к научной информации, а в результате появилась незаменимая в наши дни “всемирная паутина” – Интернет. Поэтому, анализируя открытия и изобретения прошлого, подчас очень неожиданные, можно предположить, что и у БАК в этом смысле большое будущее”.

Впервые после своей аварийной остановки, произошедшей 19 сентября прошлого года, ускоритель будет запущен уже через месяц – в середине ноября (см. также “http://www.nkj.ru/news/16304/”). Правда, точная дата запуска пока не определена – необходимо тщательно провести все подготовительные процедуры, чтобы самый большой и сложный физический аппарат, коим на сегодняшний день является коллайдер, смог исправно работать длительное время.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Вначале мощность БАК составит 3,5 ТэВ, но к середине 2010 года она будет доведена до 7 ТэВ, а затем и до 10 ТэВ. На рубеже 2010-2011 годов коллайдер на некоторое время будет остановлен, а потом снова возобновит свою работу, но уже на мощности 14 ТэВ.

“Мы были очень удивлены, когда случилась прошлогодняя авария, и извлекли из этого немало уроков, – сказал Р.Хойер. – Я уверен, что больше такое не повторится”. По информации главы ЦЕРНа, стоимость ремонта ускорителя составила 40 миллионов швейцарских франков. Кроме того, поскольку зимой цены на электричество в Швейцарии возрастают, работа коллайдера в зимнее время будет стоить на 15 миллионов швейцарских франков дороже, чем летом.

Когда коллайдер вступит в действие, поток данных, выдаваемых его детекторами, будет огромным. По словам Р. Хойера, если записывать эту информацию на обычные компакт-диски (CD), то за короткий промежуток времени из них можно будет сложить башню высотой 20 километров. Поэтому для хранения и обработки данных в разных частях мира установлены мощные компьютеры, соединенные друг с другом и с ЦЕРНом.

Генеральный директор ЦЕРНа сообщил, что БАК абсолютно безопасен, сколько бы ни утверждали обратное оппоненты. “Сотни страниц теоретических расчетов подтверждают, что никакой угрозы нет, – успокоил участников пресс-конференции глава ЦЕРНа. – Что касается риска возникновения в тоннеле коллайдера микроскопических черных дыр с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи, то в теории это могло бы произойти, но только если бы мы жили более чем в трех измерениях”.

Несмотря на то, что некоторые ученые, в частности, один из создателей квантовой электродинамики Фримен Дайсон, заявляют о завершении эры коллайдеров, Р.Хойер высказал уверенность в том, что это не так. “Не думаю, что БАК будет последним. Нужны и другие ускорители, которые позволят взглянуть на физические проблемы под другим углом. При этом необходимо строить коллайдеры не больших размеров, а более высокой мощности, с возможностью большего ускорения частиц”, – сказал он. А вот космические коллайдеры в ближайшем будущем запущены не будут. Дело в том, что энергия космических лучей весьма слаба. Поэтому для успешной реализации научных задач в космосе пришлось бы строить детекторы невероятных размеров и выводить их на орбиту, что при нынешнем уровне развития техники невозможно. Р.Хойер дал высокую оценку российским ученым, принимающим участие в строительстве БАК. “ЦЕРН сотрудничает с российскими учеными уже около 40 лет. …. Их знания, навыки и опыт существенно пригодились как при строительстве коллайдера, так и во время его ремонта”, – сказал глава ЦЕРНа.

В свою очередь, директор института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Александр Скринский отметил, что в проекте БАК принимают участие практически все развитые в научно-техническом плане страны, независимо от членства в ЦЕРНе. По мнению А.Скринского, сегодня понимание важности фундаментальных исследований в нашей стране значительно ниже, чем в других развитых государствах. Именно поэтому Россия должна участвовать в проектах такого уровня, чтобы “не допустить отрыва наших молодых физиков от иностранцев, начиная от общего мировоззрения и заканчивая конкретными физическими знаниями”. По данным академика, в строительстве и ремонте коллайдера приняло участие около тысячи российских ученых, инженеров и рабочих.

IBM построит Storage Tank для суперколлайдера CERN

IBM в среду заявила, что будет спонсировать исследования в области ИТ в CERN, Европейской организации ядерных исследований, тестируя свою будущую сетевую технологию хранения Storage Tank в открытой лаборатории CERN для приложений DataGrid.

ЦЕРН проводит эксперименты в области ядерной физики. В 2007 году ожидается запуск Большого адронного коллайдера (БАК), ускорителя частиц, который будет приводить протоны и ионы в лобовое столкновение при более высоких энергиях, чем когда-либо прежде.По данным CERN, эксперимент, целью которого является воссоздание условий, преобладавших в ранней Вселенной сразу после «Большого взрыва», будет генерировать около 10 петабайт (10 миллионов гигабайт) данных каждый год.

Более интересным для ИТ-менеджеров является то, как ЦЕРН планирует сделать этот объем данных доступным для анализа научному сообществу. Это будет сделано путем создания распределенного хранилища данных и вычислительной сети, доступной для исследователей по всему миру.

«Наша задача состоит в том, чтобы к 2007 году создать рабочую сеть, способную обрабатывать петабайты данных, поступающих с БАК», — сказал Франсуа Грей, руководитель отдела разработки CERN openlab.

«Мы изучаем методы, которые еще не являются коммерческими, но будут ими к тому времени, когда LHC будет запущен и запущен», — сказал он. Он добавил, что это также возможность для промышленных партнеров CERN протестировать свои технологии в реальных приложениях.

Первые два промышленных спонсора, HP и Enterasys Networks, присоединились к проекту в сентябре прошлого года. HP предоставила 32-узловой кластер компьютеров, построенный на базе процессоров Intel Itanium 2. Enterasys предоставила сеть Ethernet 10 Гбит/с для их подключения и согласилась предоставить инженерную помощь, а также форумы по продуктам и технологиям на общую сумму инвестиций, которую она оценила в 1 доллар.5 миллионов.

Со своей стороны, IBM предоставит 20 терабайт (20 000 Гбайт) дискового хранилища, кластер из шести систем eServer xSeries под управлением Linux и инженерную поддержку на месте на общую сумму 2,5 миллиона долларов, как было объявлено в среду. Оборудование будет доставлено до конца года.

Эти 20 терабайт памяти далеки от того объема, который в конечном счете предполагает CERN, но цель состоит в том, чтобы постепенно увеличивать объем памяти, чтобы к 2005 году провести тесты примерно с петабайтом памяти, сказал Грей.Данные для этих тестов будут получены в результате моделирования столкновений адронов на основе современных теорий. Сравнение их с петабайтами данных, собранных в результате экспериментальных наблюдений, позволит ученым проверить свои модели.

При работе коллайдера, генерирующего 100 Мбайт данных в секунду, задача управления данными становится огромной.

«Это действительно выходит за рамки традиционного сетевого хранилища. Когда у вас есть такие объемы данных, управление ими и их организация становятся проблемой», — сказал Брайан Карпентер, выдающийся инженер IBM Systems Group.«Вот где появляется Резервуар для хранения».

Storage Tank использует серверы метаданных для отслеживания местонахождения данных. Сетевые клиенты запрашивают у серверов, где найти нужные им данные, а затем загружают их прямо с сетевых устройств хранения, где они расположены — примерно так, как DNS в Интернете направляет клиентов к хостам, но не вмешивается в передачу данных. от них, сказал Карпентер.

IBM планирует использовать проект в качестве испытательного стенда для этой технологии виртуализации хранения и управления файлами, которая, по ее словам, сыграет ключевую роль в ее работе с CERN.

В этой реализации Storage Tank будет использоваться сетевой протокол области хранения данных iSCSI, работающий через Ethernet со скоростью 10 Гбит/с, но «Хранилище Tank спроектировано таким образом, что оно может быть подключено к любой SAN на серверной части», — сказал Карпентер. . Система работает в основном на Linux, но идея состоит в том, чтобы сделать программное обеспечение более доступным, особенно клиентское программное обеспечение, необходимое для интеграции с локальной файловой системой, сказал он.

Клиентское программное обеспечение Storage Tank будет работать с операционными системами Windows, AIX, Solaris и Linux, согласно веб-сайту исследовательского центра IBM в Алмадене, Калифорния., где разрабатывается Storage Tank.

Хотя столкновение субатомных частиц может показаться не очень выгодным бизнес-предложением, существуют и другие приложения, имеющие большое экономическое значение, которые включают научное изучение таких же больших наборов данных, таких как анализ сейсмологических данных для разведки нефти, сказал Карпентер.

«Если мы сможем масштабироваться до 10-пробайтного уровня, который они поставили перед собой, это будет хорошим испытанием для Storage Tank», — сказал он.

Грей видит преимущества, возникающие в результате стресс-теста функциональной совместимости, благодаря которому система работает для многих пользователей с разными взглядами.

«Идея состоит в том, что 8000 ученых по всему миру должны иметь доступ к данным из своих собственных лабораторий, используя все виды компьютерных и системных технологий», — сказал он. «Это самый анархический тестовый случай, который вы можете себе представить. Если что-то работает в этом сообществе, оно будет работать и в других местах».

Присоединяйтесь к сообществам Network World на Facebook и LinkedIn, чтобы комментировать самые важные темы.

Copyright © 2003 IDG Communications, Inc.

Безопасность LHC

Безопасность БАК

Большой адронный коллайдер (БАК) может достичь энергии, которой раньше не достиг ни один другой ускоритель частиц, но Природа обычно производит более высокие энергии при столкновениях космических лучей. Опасения по поводу безопасности всего, что может быть создано в результате таких столкновений частиц высокой энергии, рассматривались в течение многих лет. В свете новых экспериментальных данных и теоретического понимания Группа по оценке безопасности LHC (LSAG) обновила обзор анализа, сделанного в 2003 году Исследовательской группой по безопасности LHC, группой независимых ученых.

LSAG подтверждает и расширяет выводы отчета 2003 года о том, что столкновения LHC не представляют опасности и нет причин для беспокойства. Что бы ни делал БАК, Природа уже много раз делала за время существования Земли и других астрономических тел. Отчет LSAG был рассмотрен и одобрен Комитетом по научной политике ЦЕРН, группой внешних ученых, консультирующих руководящий орган ЦЕРН, его Совет.

Ниже приведены основные аргументы, приведенные в отчете LSAG.Всем, кто интересуется более подробной информацией, рекомендуется обращаться непосредственно к ней и к научно-техническим документам, на которые она ссылается.

Космические лучи

БАК, как и другие ускорители частиц, воссоздает естественные явления космических лучей в контролируемых лабораторных условиях, что позволяет изучать их более подробно. Космические лучи — это частицы, рожденные в космическом пространстве, некоторые из которых разгоняются до энергий, намного превышающих энергии БАК. Энергия и скорость, с которой они достигают атмосферы Земли, измерялись экспериментально в течение примерно 70 лет.За последние миллиарды лет Природа уже породила на Земле столько столкновений, сколько около миллиона экспериментов на БАК — и планета существует до сих пор. Астрономы наблюдают огромное количество более крупных астрономических тел по всей Вселенной, все из которых также поражены космическими лучами. Вселенная в целом проводит более 10 миллионов миллионов экспериментов, подобных БАК, в секунду. Возможность каких-либо опасных последствий противоречит тому, что видят астрономы — звезды и галактики все еще существуют.

Микроскопические черные дыры

Природа образует черные дыры, когда некоторые звезды, намного большие, чем наше Солнце, коллапсируют сами на себя в конце своей жизни. Они концентрируют очень большое количество материи в очень маленьком пространстве. Предположения о микроскопических черных дырах на БАК относятся к частицам, образующимся при столкновениях пар протонов, каждый из которых имеет энергию, сравнимую с энергией комара в полете. Астрономические черные дыры намного тяжелее всего, что можно было бы создать на БАК.

Согласно общепризнанным свойствам гравитации, описываемым теорией относительности Эйнштейна, образование микроскопических черных дыр на БАК невозможно. Однако есть несколько спекулятивных теорий, которые предсказывают образование таких частиц на БАК. Все эти теории предсказывают, что эти частицы немедленно распадутся. Следовательно, у черных дыр не было бы времени начать аккрецировать вещество и вызывать макроскопические эффекты.

Хотя теория предсказывает, что микроскопические черные дыры быстро распадаются, можно показать, что даже гипотетические стабильные черные дыры безвредны, изучая последствия их образования космическими лучами.� Хотя столкновения на БАК отличаются от столкновений космических лучей с астрономическими телами, такими как Земля, тем, что новые частицы, образующиеся при столкновениях БАК, имеют тенденцию двигаться медленнее, чем частицы, образованные космическими лучами, все же можно продемонстрировать их безопасность. Конкретные причины это зависит от того, заряжены ли черные дыры электрически или нейтральны. Можно было бы ожидать, что многие стабильные черные дыры будут электрически заряжены, поскольку они созданы заряженными частицами. В этом случае они будут взаимодействовать с обычным веществом и останавливаться при пересечении Земли или Солнца, будь то космические лучи или БАК.Тот факт, что Земля и Солнце все еще находятся здесь, исключает возможность того, что космические лучи или БАК могли создать опасные заряженные микроскопические черные дыры. Если бы стабильные микроскопические черные дыры не имели электрического заряда, их взаимодействие с Землей было бы очень слабым. Те, что произведены космическими лучами, безвредно прошли бы через Землю в космос, тогда как те, что произведены БАК, могли бы остаться на Земле. Однако во Вселенной есть гораздо более крупные и плотные астрономические тела, чем Земля.Черные дыры, образовавшиеся в результате столкновений космических лучей с такими телами, как нейтронные звезды и белые карлики, остановятся. Дальнейшее существование таких плотных тел, как и Земли, исключает возможность создания на БАК каких-либо опасных черных дыр.

Strangelets

Strangelet — это термин, которым обозначают гипотетический микроскопический комок «странной материи», содержащий почти равное количество частиц, называемых верхними, нижними и странными кварками. Согласно большинству теоретических работ, страпельки должны превратиться в обычную материю за тысячную миллионную долю секунды.Но могут ли страпельки слиться с обычной материей и превратить ее в странную материю? Впервые этот вопрос был поднят перед запуском Релятивистского коллайдера тяжелых ионов RHIC в 2000 году в США. Проведенное в то время исследование показало, что повода для беспокойства нет, и вот уже восемь лет RHIC ведет поиск страпельков, но не обнаруживает их. Время от времени LHC будет работать с пучками тяжелых ядер, как это делает RHIC. Лучи LHC будут иметь больше энергии, чем RHIC, но это делает еще менее вероятным образование страпельок. Странной материи трудно слипаться при высоких температурах, создаваемых такими коллайдерами, подобно тому, как лед не образуется в горячей воде. Кроме того, на LHC кварки будут более разреженными, чем на RHIC, что затруднит сборку странной материи. Таким образом, образование странглетов на LHC менее вероятно, чем на RHIC, и опыт там уже подтвердил аргументы в пользу того, что страпельки не могут быть созданы.

Анализ первых данных LHC о столкновениях тяжелых ионов теперь подтвердил ключевые ингредиенты, использованные в отчете LSAG для оценки верхнего предела образования гипотетических страпельок.Для получения более подробной информации см. это приложение к отчету LSAG: Значение данных о тяжелых ионах LHC для образования мультистранных барионов (2011)

Вакуумные пузырьки

Были предположения, что Вселенная находится в не самой стабильной конфигурации и что возмущения, вызванные БАК, могут перевести ее в более стабильное состояние, называемое вакуумным пузырем, в котором мы не могли бы существовать. Если БАК смог это сделать, то и столкновения космических лучей тоже. Поскольку нигде в видимой Вселенной такие вакуумные пузыри не производились, их не будет производить и БАК.

Магнитные монополи

Магнитные монополи — это гипотетические частицы с одним магнитным зарядом, либо северным, либо южным полюсом. Некоторые спекулятивные теории предполагают, что, если они действительно существуют, магнитные монополи могут вызывать распад протонов. Эти теории также говорят о том, что такие монополи будут слишком тяжелыми, чтобы их можно было производить на БАК. Тем не менее, если бы магнитные монополи были достаточно легкими, чтобы появиться на БАК, космические лучи, попадающие в атмосферу Земли, уже создавали бы их, и Земля очень эффективно останавливала бы их и задерживала.Таким образом, дальнейшее существование Земли и других астрономических тел исключает опасные магнитные монополи, пожирающие протоны, достаточно легкие, чтобы их можно было производить на БАК.

Другие аспекты безопасности БАК:

Недавно была выражена озабоченность по поводу того, что на свалке углеродных пучков LHC может возникнуть «неконтролируемая термоядерная реакция». Безопасность сброса пучка LHC ранее была проверена соответствующими регулирующими органами принимающих стран ЦЕРН, Франции и Швейцарии.Конкретные опасения, высказанные совсем недавно, были рассмотрены в техническом меморандуме Assmann et al. Как они указывают, термоядерные реакции могут поддерживаться только в веществе, сжатом каким-либо внешним давлением, например, создаваемым гравитацией внутри звезды, взрывом деления в термоядерном устройстве, магнитным полем в токамаке или продолжающимся изотропным лазером или пучки частиц в случае инерционного синтеза. В случае сброса пучка LHC в него один раз попадает луч, идущий с одного направления.Уравновешивающего давления нет, поэтому материал отвала не сжимается и сплавление невозможно.

Высказывались опасения, что в резервуаре с азотом внутри туннеля БАК может возникнуть «неконтролируемая термоядерная реакция». Таких азотных баллонов нет. Более того, аргументы в предыдущем абзаце доказывают, что никакое слияние было бы невозможно, даже если бы оно было.

Наконец, высказывались опасения, что луч БАК может каким-то образом вызвать бозе-новую в жидком гелии, используемом для охлаждения магнитов БАК.Исследование Фэйрбэрна и МакЭлрата ясно показало, что луч LHC не может вызвать термоядерную реакцию в гелии.

Мы помним, что «Бозе-новые», как известно, связаны с химическими реакциями, которые высвобождают бесконечно малое количество энергии по ядерным стандартам. Мы также помним, что гелий является одним из самых стабильных известных элементов и что жидкий гелий безошибочно использовался во многих предыдущих ускорителях частиц. Тот факт, что гелий химически инертен и не имеет ядерного спина, означает, что в сверхтекучем гелии, используемом в БАК, нельзя запустить бозе-новую.

Комментарии к статьям Гиддингса и Мангано и LSAG

Документы Гиддингса и Мангано и LSAG, демонстрирующие безопасность БАК, были изучены, рассмотрены и одобрены ведущими экспертами из государств-членов ЦЕРН, Японии, России и США, работающих в области астрофизики, космологии, общей теории относительности, математики, физика элементарных частиц и анализ рисков, в том числе несколько лауреатов Нобелевской премии по физике. Все они согласны с тем, что БАК безопасен.

Статья Гиддингса и Мангано была рецензирована анонимными экспертами в области астрофизики и физики элементарных частиц и опубликована в профессиональном научном журнале Physical Review D. Американское физическое общество решило выделить ее как одну из самых значительных статей, опубликованных им за последнее время. , заказывая комментарий профессора Пескина из Стэнфордской лаборатории линейных ускорителей, в котором он поддерживает его выводы. Исполнительный комитет Отдела частиц и полей Американского физического общества опубликовал заявление, одобряющее отчет LSAG.

Отчет LSAG был опубликован Институтом физики Великобритании в его публикации Journal of Physics G. Выводы отчета LSAG были одобрены в пресс-релизе, объявляющем об этой публикации.

Выводы LSAG также были одобрены Секцией элементарных частиц и ядерной физики (KET) Немецкого физического общества. Перевод на немецкий язык полного отчета LSAG можно найти на веб-сайте KET, а также здесь. (Также доступен перевод на французский язык полного отчета LSAG.)

Таким образом, вывод о том, что столкновения с БАК полностью безопасны, был одобрен тремя уважаемыми профессиональными обществами физиков, которые его рассмотрели и входят в число самых уважаемых профессиональных сообществ в мире.

Всемирно известные эксперты в области астрофизики, космологии, общей теории относительности, математики, физики элементарных частиц и анализа рисков, в том числе несколько лауреатов Нобелевской премии по физике, также выразили четкое индивидуальное мнение о том, что столкновения БАК не опасны:

“Думать, что столкновения частиц БАК при высоких энергиях могут привести к опасным черным дырам, – вздор.Такие слухи распространялись неквалифицированными людьми, ищущими сенсации или известности.

Академик Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике, Институт Лебедева, Москва, и Российская академия наук

“Эксплуатация БАК безопасна не только в старом смысле этого слова, но и в более общем смысле, поскольку наши наиболее квалифицированные ученые тщательно рассмотрели и проанализировали риски, связанные с эксплуатацией БАК. [Любые опасения ] являются просто гипотетическими и спекулятивными, и им противоречат многие доказательства и научный анализ.

Проф. Шелдон Глэшоу, лауреат Нобелевской премии по физике, Бостонский университет,

Профессор Франк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике, Массачусетский технологический институт,

Проф. Ричард Уилсон, профессор физики Маллинкродта, Гарвардский университет

“Конец света не наступит, когда включится БАК. БАК абсолютно безопасен. … Столкновения с высвобождением большей энергии происходят миллионы раз в день в земной атмосфере и ничего страшного не происходит.

Профессор Стивен Хокинг, Лукасовский профессор математики, Кембриджский университет

“Природа уже провела этот эксперимент. … Космические лучи ударили по Луне с большей энергией и не создали черную дыру, которая поглотила бы Луну. Вселенная не вращается вокруг, порождая огромные черные дыры.

Проф. Эдвард Колб, астрофизик, Чикагский университет

“Меня совершенно не беспокоит предполагаемая возможность того, что LHC будет производить микроскопические черные дыры, способные поглотить Землю.Для таких диких спекуляций нет никакой научной основы».

Профессор сэр Роджер Пенроуз, бывший профессор математики Роуз Болл, Оксфордский университет

“Нет риска [при столкновении LHC, и] отчет LSAG превосходен.

Профессор Лорд Мартин Риз, королевский астроном Великобритании и президент Лондонского королевского общества

“Тем, кто сомневается в безопасности LHC, следует ознакомиться с отчетом LSAG, в котором учтены все возможные риски.Мы можем быть уверены, что столкновения частиц на БАК не могут привести к катастрофическим последствиям.

Академик В.А. Рубаков, Институт ядерных исследований, Москва, и Российская академия наук

“Мы полностью поддерживаем выводы отчета LSAG: нет никаких оснований для каких-либо опасений по поводу последствий новых частиц или форм материи, которые могут быть получены на БАК.

Р. Алексан и др., 20 внешних членов Комитета по научной политике ЦЕРН, включая профессора Джерарда т Хофта, лауреата Нобелевской премии по физике.

Подавляющее большинство физиков согласны с тем, что микроскопические черные дыры будут нестабильны, как и предсказывают основные принципы квантовой механики. Как обсуждалось в отчете LSAG, если микроскопические черные дыры могут образовываться в результате столкновений кварков и/или глюонов внутри протонов, они также должны иметь возможность распадаться обратно на кварки и/или глюоны. Более того, квантовая механика конкретно предсказывает, что они должны распадаться под действием излучения Хокинга.

Тем не менее, в нескольких работах высказывалось предположение, что микроскопические черные дыры могут быть стабильными. В статье Гиддингса и Мангано и отчете LSAG очень консервативно проанализирован гипотетический случай стабильных микроскопических черных дыр и сделан вывод, что даже в этом случае не будет никакой мыслимой опасности. Другой анализ с аналогичными выводами был задокументирован д-ром Кохом, проф. Блейхером и проф. Стокером из Франкфуртского университета и GSI, Дармштадт, которые заключают:

“Мы обсудили логически возможные пути эволюции черных дыр.Затем мы обсудили каждый исход этих путей и показали, что ни один из физически разумных путей не может привести к катастрофе с черной дырой на БАК».

Профессор Ресслер (имеющий медицинское образование и бывший теоретик хаоса в Тюбингене) также выразил сомнение в существовании излучения Хокинга. Его идеи были опровергнуты проф. Николаи (директор Института гравитационной физики им. Макса Планка — Института Альберта-Эйнштейна — в Потсдаме) и Джулини, чей отчет (см. здесь английский перевод и здесь — дальнейшие утверждения) указывает на его неспособность понять общую теорию относительности и Метрика Шварцшильда и его опора на альтернативную теорию гравитации, которая была опровергнута в 1915 году.Их вердикт:

«Аргумент [Ресслера] недействителен; аргумент не является самосогласованным».

Статья профессора Рёсслера также подверглась критике со стороны профессора Брюна из Технологического университета Дармштадта, который заключает, что:

«Неверная интерпретация Рёсслером метрики Шварцшильда [делает] его дальнейшие рассуждения… недействительными. Эти работы нельзя принимать во внимание при обсуждении проблем черных дыр.”

Доктор Плага недавно предложил гипотетический сценарий потенциально опасных метастабильных черных дыр. Выводы этой работы оказались противоречивыми во второй статье Гиддингса и Мангано, где также утверждается, что безопасность этого класса сценариев метастабильных черных дыр уже установлена ​​их оригинальной работой.

Захват Слептона на Большом адронном коллайдере ЦЕРН и Международном линейном коллайдере

Abstract

Рассмотрена супергравитация с легчайшей суперсимметричной частицей гравитино.Следующая за легкой суперсимметричная частица (NLSP) распадается на гравитино со временем жизни, естественно, в диапазоне 10 4 – 10 8 с. Однако космологические ограничения исключают время жизни в верхней части этого диапазона и не одобряют нейтралино как NLSP, оставляя заряженные слептоны со временем жизни менее года в качестве естественных кандидатов NLSP. Таким образом, распад на гравитино можно наблюдать, улавливая слептонные NLSP в резервуарах с водой, размещенных за пределами детекторов Большого адронного коллайдера (LHC) и Международного линейного коллайдера (ILC), и периодически сливая эти резервуары в подземные резервуары, где распад слептона можно наблюдать в тихой среде.Мы рассматриваем ловушки на 0,1, 1 и 10 кт и оптимизируем их форму и размещение. Мы обнаружили, что БАК может улавливать от десятков до тысяч слептонов в год. В ILC эти результаты могут быть улучшены на порядок в некоторых случаях путем настройки энергии пучка для создания медленных слептонов. Таким образом, возможны прецизионные исследования распадов слептонов, которые обеспечат прямые наблюдения гравитационных эффектов на коллайдерах; процентные измерения массы гравитино и постоянной Ньютона; точное определение вклада гравитино в темную материю и вклада нарушения суперсимметрии в темную энергию; количественные проверки отношений супергравитации; и лабораторные исследования нуклеосинтеза Большого взрыва и явлений космического микроволнового фона. © 2005 Американское физическое общество.

Многие научные публикации, созданные Калифорнийским университетом, находятся в свободном доступе на этом сайте благодаря политике открытого доступа Калифорнийского университета. Дайте нам знать, насколько этот доступ важен для вас.

Основное содержание

Загрузить PDF для просмотраУвеличить

Больше информации Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот файл PDF:

Отмена Ok

Подготовка документа к печати…

Отмена

Горизонтальный коллиматор LHC.

Вид в открытую вакуумную камеру…

Контекст 1

… поглотителей, из которых 100 подвижных коллиматоров, установленных в семи из восьми областей взаимодействия БАК, а также в линиях передачи. Кроме того, по всему кольцу установлены коллиматоры различной конфигурации (горизонтальной, вертикальной и косой), что обеспечивает полную очистку ореола пучка по всему периметру оси пучка частиц (рис. …

Контекст 2

… в большинстве коллиматоров TCT состоит из двух параллельных зажимов, содержащихся в вакуумном резервуаре, при этом луч проходит через центр зажимного зазора (рис. 1). Находясь в непосредственной близости от луча, бранши коллиматора постоянно подвергаются взаимодействию 208 Pb + ион-вещество по сравнению с взаимодействием протон-вещество. ECPP и EMD обозначают образование пар электронного захвата и электромагнитную диссоциацию соответственно. Значения приведены для удара частиц по графиту [1]. прямое взаимодействие с . ..

Контекст 3

…. на измерении температуры, полученном с помощью термопар, приваренных непосредственно к поверхности образца. Экспериментальные данные были обработаны численным обратным методом, основанным на численном моделировании МКЭ [32], и наилучшее соответствие экспериментальных данных было получено с помощью модифицированной версии модели Зерилли-Армстронга (ZA) [33], как указано в [34] (Рис. …

Контекст 4

… на вкладышах кулачков. Расчет температуры был выполнен исходя из значения внутренней энергии с теплоемкостью и плотностью твердого материала.По этой причине смоделированные значения температуры являются реалистичными только в твердой части компонента. Различная T max достигается для номинальных протонных и ионно-пучковых воздействий (рис. 11 и 12). Впоследствии это влияет на размер расплавленной области на вставках челюстей (если они есть) и степень индуцированного пучком …

Контекст 5

. .. интересным аспектом было моделирование количества протонов на сгусток это дало бы ту же T max , что и для 1 номинального ионного сгустка, учитывая тот же размер пучка и тот же прицельный параметр.График на рис. 13 показывает, что 4,48 × 10 9 протонов на сгусток на самом деле приблизительно давали бы ту же самую T max, что и 1 номинальный ионный сгусток. Тем не менее, между двумя профилями температуры можно наблюдать некоторые различия, при этом основным наблюдаемым отличием является несоответствие между значениями энерговыделения вблизи входа в челюсть. Эта разница составляет …

Контекст 6

… в результате различий между взаимодействиями протонов и тяжелых ионов с веществом было решено рассмотреть случаи столкновения двух типов частиц, где одинаковая T max достиг.Действительно, наблюдались некоторые различия в профилях температуры для этих двух случаев, причем такие расхождения в основном были связаны с эффектами ионизации (рис. 13). Раздел VB теперь исследует и обсуждает, будут ли такие различия играть какую-либо роль в поведении конструкции коллиматора при воздействии асинхронного луча . ..

Контекст 7

… тепловое расширение INERMET ® 180, соответственно, ΔT max = T max – T ref , T ref составляет 27 °C, а ν — коэффициент Пуассона.Учитывая, что ΔT max и материал челюстной вставки заданы одинаковыми для двух рассматриваемых случаев, ожидается, что значения ϵ z max и σ linear z max также будут одинаковыми. Таким образом, для случая удара ионного пучка на рис. 14 показан контурный график продольной упругой деформации зажимного узла коллиматора после воздействия 1 номинального ионного сгустка. Для нормальной упругой деформации в случае удара ионного пучка достигается хорошее согласие при сравнении численных значений, показанных на рис.14 и аналитические значения, рассчитанные по уравнению. (5) использование α = 5,25 × 10 …

Context 8

… линейное z max также будет таким же. Таким образом, для случая удара ионного пучка на рис. 14 показан контурный график продольной упругой деформации зажимного узла коллиматора после воздействия 1 номинального ионного сгустка. Хорошее согласие достигается для нормальной упругой деформации в случае удара ионного пучка при сравнении численных значений, показанных на рис. 14, и аналитических значений, рассчитанных по уравнению.(5) используя α = 5,25 × 10 -6 K -1 и T max , как показано на рис. 12. Поведение сжимающего напряжения, возникающего в узле челюсти коллиматора, как для ударов ионного, так и для протонного пучка, очень похоже на нормальная упругая деформация, показанная на рис. 14, с максимальным сжимающим …

Контекст 9

… продольной упругой деформации узла зажима коллиматора после воздействия 1 номинального ионного пучка. Для нормальной упругой деформации в случае удара ионного пучка достигается хорошее согласие при сравнении численных значений, показанных на рис.14 и аналитические значения, рассчитанные по уравнению. (5) используя α = 5,25 × 10 -6 K -1 и T max , как показано на рис. 12. Поведение сжимающего напряжения, возникающего в узле челюсти коллиматора, как для ударов ионного, так и для протонного пучка, очень похоже на нормальная упругая деформация, показанная на рис. 14, с максимальным продольным напряжением сжатия ~3 ГПа, возникающим в том же месте, что и максимальная продольная деформация сжатия. …

Контекст 10

… при сравнении числовых значений, показанных на рис. 14, и аналитических значений, рассчитанных по уравнению. (5) используя α = 5,25 × 10 -6 K -1 и T max , как показано на рис. 12. Поведение сжимающего напряжения, возникающего в узле челюсти коллиматора, как для ударов ионного, так и для протонного пучка, очень похоже на нормальная упругая деформация, показанная на рис. 14, с максимальным продольным напряжением сжатия ~3 ГПа, возникающим в том же месте, что и максимальная продольная деформация сжатия. Это значение максимального напряжения сжатия также сравнимо с тем, что достигается с помощью уравнения.(6), используя E = 360 ГПа и ν = 0,28 в дополнение к α и T max, как указано …

Контекст 11

… численные результаты динамического отклика узла челюсти коллиматора, рассчитанные с ANSYS®, теперь будут представлены. Влияние температурных распределений, показанных на рис. 11 и 12 можно рассматривать как две динамические тепловые нагрузки: осевую силу и изгибающий момент. Такие нагрузки помогают объяснить продольные и изгибные колебания, а также динамические термические напряжения, полученные в результате анализа методом конечных элементов.Из рис. 15 видно, что узел челюсти, пораженный пучком частиц высокой энергии, показывает …

Контекст 12

… теперь будет представлен. Влияние температурных распределений, показанных на рис. 11 и 12 можно рассматривать как две динамические тепловые нагрузки: осевую силу и изгибающий момент. Такие нагрузки помогают объяснить продольные и изгибные колебания, а также динамические термические напряжения, полученные в результате анализа методом конечных элементов. Это можно наблюдать из рис.15 видно, что узел челюсти, пораженный пучком высокоэнергетических частиц, демонстрирует динамическую реакцию на изгиб с основной частотой ~100 Гц. Основная частота изгибных колебаний, аналитически рассчитанная по уравнению. (3), таким образом, правильно предсказывается численным моделированием. Кроме того, можно заметить, что узел челюсти вибрирует с …

Контекст 13

… отклонением в конце динамического отклика. Однако подсчитано, что как для протонных, так и для ионных исследований расхождение составляет ∼3.65% между этими двумя значениями. Учитывая сложность этих симуляций FEM, это по-прежнему считается приемлемым пределом. Смоделированные динамические термические напряжения также приведены на рис. …

Контекст 14

… формируется. Последовательные стадии повреждения включают появление микротрещин, слияние микротрещин в одну большую трещину и, в конечном счете, откол. В данном исследовании в качестве критерия скалывания используется модель максимального главного напряжения [38].Максимальное основное напряжение на зажиме коллиматора для ионного примера показано на рис. 17, и можно заметить, что самые высокие напряжения возникают в области, подверженной самым высоким температурам ( рис. 12) и деформации …

Контекст 15

… в одну крупную трещину и, в конечном счете, откол. В данном исследовании в качестве критерия скалывания используется модель максимального главного напряжения [38]. Максимальное основное напряжение на зажиме коллиматора для исследования ионов показано на рис.17, и можно заметить, что самые высокие напряжения развиваются в области, подверженной самым высоким температурам ( рис. 12) и деформации …

Контекст 16

… обзор UTS INERMET ® 180 был получен из экспериментальных данных [32], из которых можно сделать вывод, что в условиях высокой скорости деформации и высокой температуры (T max ≈ 740 °C на рис. 12) UTS ИНЕРМЕТ ® 180 ожидается на уровне ∼550 МПа. Таким образом, это значение используется в качестве предела, при превышении которого ожидается возникновение расщепления. Сравнение ионного и протонного сценариев также показано на рис. 18, и видно, что UTS INERMET ® 180 немного превышается в обоих случаях. Несколько большая область может быть …

Контекст 17

… данные [32], из которых можно сделать вывод, что при высокой скорости деформации и высокой температуре (T max ≈ 740 °C из рис. 12) ожидается, что UTS для INERMET® 180 составит ~550 МПа. Таким образом, это значение используется в качестве предела, при превышении которого ожидается возникновение расщепления.Сравнение ионного и протонного сценариев также показано на рис. 18, и видно, что UTS INERMET ® 180 немного превышается в обоих случаях. Для ионного корпуса можно наблюдать несколько большую область, а это означает, что немного большая область вставки первой бранши подвержена образованию трещин. Однако можно сделать вывод, что в обоих случаях образование трещин и другие сопутствующие …

Контекст 18

… напряжения, возникающие в результате удара луча по зажиму коллиматора, превышают предел текучести INERMET ® 180, т. е. что челюсть коллиматора останется подверженной некоторой остаточной деформации после удара луча.Остаточные пластические деформации приводят к остаточной деформации ∼94 мкм узла челюсти коллиматора как для протонного, так и для ионного случаев (рис. 19, рис. …

Технология UNM играет решающую роль в открытиях Большого адронного коллайдера: UNM Newsroom

Недалеко от Женевы, Швейцария, экспериментальная установка диаметром 17 миль выпускает протоны почти со скоростью света, чтобы посмотреть, что происходит, когда они сталкиваются друг с другом. Большой адронный коллайдер (БАК) расположен в ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований, и является крупнейшим и самым мощным ускорителем частиц на планете.

Несколько экспериментов собирают данные на БАК, в том числе самый крупный под названием ATLAS. А на другом конце света, на факультете физики и астрономии Университета Нью-Мексико, исследовательская группа вносит большой вклад в этот масштабный эксперимент на расстоянии более 5000 миль.

Доктор Салли Зайдель, профессор физики, работает в этом международном сотрудничестве уже более двух десятилетий. На протяжении многих лет она и ее исследовательская группа, в которую входят аспиранты и студенты бакалавриата, а также инженер-электрик-исследователь UNM Мартин Хоферкамп и научный сотрудник Константин Томс, спроектировали и разработали части детектора ATLAS.

Детектор пикселей ATLAS

«Наша группа UNM разрабатывает новые технологии для обнаружения частиц. Эти технологии составляют основу новых детекторов, которые мы затем устанавливаем в ATLAS и используем для сбора данных», — пояснил Зайдель. «Наша группа также анализирует данные, которые мы участвуем в сборе в CERN, и мы разрабатываем новые физические алгоритмы, новые способы исследования процессов, которые регистрируются в детекторе».

В 2012 году ATLAS вместе с CMS Experiment открыл бозон Хиггса — элементарную частицу в Стандартной модели физики элементарных частиц, благодаря которой вещи во Вселенной имеют массу. Это открытие послужило поводом для присуждения Нобелевской премии теоретикам, впервые выдвинувшим гипотезу о существовании частицы.

«Принимать участие в открытии бозона Хиггса было очень приятно, потому что это была успешная реализация целей и подготовительных работ, проводившихся еще в 1990-е годы, — сказал Зайдель. «Наша группа присоединилась к эксперименту в 1995 году, помогая разработать сам детектор и наладив сотрудничество для анализа данных. Есть студенты, получившие степень бакалавра UNM, которые могут сказать, что они работали с реальными компонентами детектора, который сейчас работает в CERN, и внесли свой вклад в его разработку.”

БАК, по сути, создает множество очень маленьких «Больших взрывов» — решающие события, которые, по словам ученых, произошли на заре Вселенной. Воспроизводя эти условия, исследователи узнают, какие частицы могли способствовать формированию Вселенной и ее последующему развитию, включая, возможно, таинственную темную материю и темную энергию.

Анализируя данные ATLAS, группа UNM обнаружила совершенно новую частицу, названную Bc(2S), о которой было объявлено на международной конференции в 2014 году.

Большинство экспериментаторов ATLAS специализируются на проектировании и создании части оборудования для эксперимента. Группа Зайделя работает над частью устройства под названием Pixel Detector — чрезвычайно сложной электронной камерой, способной обнаруживать и записывать почти каждую частицу, образующуюся в результате протон-протонных столкновений. По словам Зайделя, частицы, созданные в результате мини-Большого взрыва, проходят через электронные схемы пиксельного детектора, оставляя мгновенные призрачные следы, иногда обнаруживая типы частиц, никогда ранее не встречавшиеся ни в одном эксперименте.Почти сразу после обнаружения изображения этих следов рассылаются по всему миру для просмотра 3000 сотрудничающих с ATLAS исследователей — ученых и инженеров на всех обитаемых континентах.

кандидат наук Студент Эйдан Груммер готовится к соединению проводом интегральной схемы, разработанной UNM, в лаборатории Зайделя.

Прямо сейчас команда UNM работает над созданием более совершенного детектора пикселей, который можно будет установить внутри ATLAS, когда коллайдер будет модернизирован через несколько лет. Чтобы продолжать делать новые открытия, исследователи планируют увеличить скорость протон-протонных столкновений, а это означает, что технология внутри детектора также должна быть модернизирована.

«Чем выше энергия и чаще столкновения, тем больше у нас возможностей найти все более редкие процессы; вещи, которые раньше были невидимы», — объяснил Зайдель. «Мы разрабатываем более чувствительные устройства и электронику, способные быстрее реагировать на увеличение частоты столкновений».

Группа

Зайделя также использует некоторые уникальные объекты Новой Мексики для проведения совместных экспериментов с исследователями LHC со всего мира.Материалы, используемые в экспериментах на БАК, должны быть способны выдерживать невероятно высокие уровни радиации — то, что UNM может проверить на объектах в национальных лабораториях Сандии и Лос-Аламоса.

«Наши сотрудники со всей страны и мира присылают нам устройства для облучения контролируемым излучением в национальных лабораториях, а затем мы изучаем реакцию детекторов», — пояснил Зайдель. «Таким образом, хотя UNM является лишь одним учреждением в сотрудничестве 174 университетов и национальных лабораторий из 39 стран, у нас есть уникальная роль из-за нашего местоположения в Нью-Мексико.

 

Физико-астрономический и междисциплинарный научный центр

Цифровая визуализация будущего Центра физики и астрономии и междисциплинарных наук.

Из-за той роли, которую Зайдель и ее исследовательская группа играют в эксперименте ATLAS, она говорит, что в восторге от нового Центра физики, астрономии и междисциплинарных наук (PAIS) и от того, что этот объект будет означать не только для ее исследовательского потенциала, но и для всей отделение.

PAIS, новый современный исследовательский центр, будет построен на месте бывшего водохранилища города Альбукерке, к северу от Центральной авеню между Йельским бульваром. и Cornell Dr. На объекте площадью 137 000 кв. Футов будут исследовательские лаборатории, классы, офисные помещения и современная инфраструктура для поддержки проектов, осуществляемых в кампусе.

Наряду с очевидными преимуществами наличия нового улучшенного объекта для проведения исследований, Сайдель говорит, что одним из самых больших преимуществ будет огромный размер помещения.Из-за сложности работы, которую выполняет ее группа, наличие достаточного пространства для размещения больших строящихся детекторов позволит им создавать новые компоненты и вносить совершенно новые технологические вклады как в ATLAS, так и в другие эксперименты на горизонте 21-го века.

«PAIS собирается предоставить нашей группе и другим сборочный цех, в котором можно будет построить более крупные элементы детектора, которые мы не могли построить раньше из-за ограниченного пространства нашей лаборатории», — сказал Зайдель.«Наличие этого обновленного пространства и инфраструктуры будет большим преимуществом для наших студентов и работы, которую мы делаем».

PAIS, стоимость которого превышает 65 миллионов долларов, станет самым большим зданием в главном кампусе. Прямо сейчас часть денег, необходимых для объекта, будет поступать из облигаций, а жители Нью-Мексико должны проголосовать за пакет облигаций общего обязательства C в ноябре этого года. С одобрением Bond C объект может быть завершен к 2019 году.


Наряду с финансированием проектов в главном кампусе и филиалах ЕНД, Bond C также предоставит миллионы долларов высшим учебным заведениям по всему штату, все без повышения налогов. Кроме того, инвестиции избирателей окажут большое влияние на экономику штата и, по прогнозам, создадут более 1300 новых рабочих мест, что станет огромным благом для семей по всему штату.

Проводится заочное голосование по Облигации C с досрочным голосованием с 22 октября. День голосования – 8 ноября.

Чтобы узнать больше о Bond C и влиянии, которое он окажет на Университет Нью-Мексико и весь штат, нажмите здесь.

Большой адронный коллайдер загружается с повышенными энергетическими уровнями | Большой адронный коллайдер

Ожидается, что в среду Большой адронный коллайдер (БАК) впервые за 27 месяцев начнет поставлять физические данные о своих экспериментах.

После почти двух лет технического обслуживания и ремонта, а также нескольких месяцев повторного ввода в эксплуатацию эксперименты на крупнейшем в мире ускорителе частиц готовы к получению данных при беспрецедентной энергии 13 тераэлектронвольт (ТэВ) — почти вдвое больше, чем при столкновении энергии первого трехлетнего запуска БАК.

Есть надежда, что разработка ознаменует начало второго сезона на БАК, открыв путь к новым рубежам в физике.

В мае ученые впервые осуществили тестовые столкновения протонов при энергии 13 ТэВ.Теперь все готово для сбора данных о столкновениях внутри гигантских детекторов БАК.

БАК стоимостью 3,74 миллиарда фунтов стерлингов, самый мощный из когда-либо построенных ядерных реакторов, был перезапущен в апреле после двухлетней модернизации.

Два луча частиц, движущихся со скоростью чуть ниже скорости света, были отправлены в противоположные стороны через 16,7 миль (27 км) круглых подземных туннелей, пересекающих швейцарско-французскую границу.

Энергия пучка только сейчас была увеличена до рабочего уровня 13 ТэВ, что почти вдвое превышает мощность, использованную для открытия бозона Хиггса два года назад.БАК обнаружил элементарную частицу, которая придает массу другим частицам, после того как ученые потратили на ее поиски 50 лет.

Обладая способностью подключаться к высшей энергии, ученые надеются исследовать таинственные области «новой физики», которые могут дать доказательства существования скрытых дополнительных измерений и темной материи.

Темная материя — это невидимое, необнаружимое 84% вещества, из которого состоит Вселенная и которое связывает галактики. Его природа неизвестна.

Протоны мчатся по туннелям БАК со скоростью на три метра в секунду ниже скорости света.Энергия, высвобождаемая при их столкновении, используется для создания новых частиц.

Альберт Эйнштейн показал, что энергия и масса взаимозаменяемы, и повышение энергетических уровней на БАК увеличивает шансы того, что некоторые из них будут преобразованы в ранее необнаруженные более тяжелые частицы, включая, возможно, темную материю.

Столкновения частиц происходят в четырех детекторах, расположенных вокруг лучевого кольца, известных как Atlas, CMS, Alice и LHCb.

Руководитель группы Atlas, профессор Дэвид Чарльтон из Бирмингемского университета, сказал: «Мы направляемся к неизведанным территориям.Это будет новая эра для науки».

Наряду с поиском темной материи ученые БАК также надеются создать больше и, возможно, другие штаммы бозона Хиггса, исследовать антиматерию и проверить теорию «суперсимметрии», которая предсказывает, что каждая известная частица имеет более массивного скрытого партнера.

Суперсимметрия стремится заполнить пробелы в Стандартной модели, всеобъемлющей схеме частиц и взаимодействий во Вселенной, которая существует с 1970-х годов.

Помогите старшеклассникам посетить Большой адронный коллайдер.

На прошлой неделе я получил очень приятное электронное письмо и запрос от читателя. Она написала:

Я учусь в старшей школе и активно читаю ваш блог. В колледже я почти наверняка буду заниматься наукой — химией, физикой или инженерией; Я еще не совсем решил! Я редактор школьной газеты и часто пишу на научные темы; Я нахожу научную журналистику интересной и, возможно, буду заниматься ею как своей карьерой.

Я пишу, потому что этой весной 32 студента-физика из моей средней школы, надеюсь, отправятся на Большой адронный коллайдер в ЦЕРН в Женеве.Мы очень рады совершить поездку, так как это позволит нам увидеть некоторые из самых новаторских физических исследований в мире. Двадцать две из 32 учащихся — девочки, и все мы связаны с физическим факультетом нашей школы. Женщин в подавляющем большинстве меньше на уроках естествознания в моей школе, особенно в более сложных классах Advanced Placement; таким образом, эта поездка с большинством женщин кажется триумфом.

В этом году мой корреспондент является президентом школьного научного клуба, который ласково называют “БЭКОН: лучший универсальный клуб ботаников”.Если вы посмотрите на веб-сайт BACON, вы увидите, что они делают довольно изящные вещи. Они выставляют множество команд для участия в таких соревнованиях, как научная олимпиада, Zero Robotics и Spirit of Innovation Challenge. И они запускают метеозонды, чтобы снимать видео и фотоснимки в ближнем космосе, целый день запускают модели ракет и летают модели самолетов, а также создали гигантский резервуар ооблеков, по которым можно бегать.

По сути, такие научные штучки, которые могут сделать среднюю школу не только терпимой, но и веселой , что, я думаю, довольно важно.

Вот где мы подходим к запросу.

Запланированная школьная поездка с 32 учениками из Вирджинии в ЦЕРН будет интересной, но дорогой. Итак, поскольку студенты приезжают почти на каждую экскурсию, члены BACON собирают средства. Вот их страница по сбору средств, из которой мы узнаем:

Пока мы говорим, ученые ЦЕРН проводят новаторские исследования и переписывают учебники по естественным наукам для будущих поколений. Крайне важно, чтобы наши студенты получили интерес и понимание в таких начинаниях.Двухдневная экскурсия по ЦЕРН, несомненно, поможет нашим студентам в понимании физики элементарных частиц, изучении механизмов и взаимодействий, лежащих в основе всех химических, биологических и космологических процессов. Но что еще более важно, благодаря ознакомлению с передовыми достижениями в области физических исследований, эта поездка предназначена для того, чтобы познакомить студентов с научным прогрессом и продемонстрировать силу экспериментов и сотрудничества за пределами классной комнаты. …

Нам нужны деньги на проезд, проживание, питание и туры.В частности, разбивка расходов на одного учащегося выглядит следующим образом: 1000 долларов США на проезд; 300 долларов на питание; 300 долларов за проживание; 100 долларов на экскурсии и выставки. Планируется, что в нем примут участие 32 студента, и без сбора средств общая стоимость составит 1700 долларов на студента. К сожалению, не все студенты могут себе это позволить. Любые пожертвования приветствуются, чтобы снизить стоимость на одного студента и облегчить эту поездку для всех, кто хочет поехать!

Для пожертвований разного размера они предлагают привилегии, начиная от благодарственных открыток и фотографий поездки, заканчивая подписанными футболками, чем-то особенным из сувенирного магазина CERN и видео с благодарностью, размещенным на YouTube.

Если вы хотите помочь, но у вас есть деньги на денежное пожертвование, вы все равно можете помочь этим отважным студентам-естественникам воплотить в жизнь их поездку в ЦЕРН:

Расскажите своим друзьям! Поделитесь этой ссылкой с другими: indiegogo.com/baconatcern. Помимо денежных пожертвований, есть и другие способы помочь нам. У вас есть какие-нибудь предметы, подарочные сертификаты, купоны или другие предметы, которые вы могли бы пожертвовать для розыгрыша? У вас есть идея для мероприятия по сбору средств, которое мы могли бы провести? Если вы хотите принять участие, пожалуйста, напишите нам: [email protected]

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.