18新利最新登入大型强子对撞机是如何运作的吗

为了了解我们的宇宙,包括工作原理和它的实际结构,科学家们提出了一个理论被称为18新利最新登入标准模型。这个理论试图定义和解释宇宙的基本粒子是什么。它结合了从爱因斯坦的元素相对论与量子理论。它还处理三个宇宙的四种基本力:强核力,弱核力和电磁力。它不解决的影响重力,第四个基本力量。

关于宇宙标准模型使几个预言,其中许多似乎是真的根据各种实验。但也有其他方面的模型,该模型仍未经证实。其中之一是一个理论上的粒子称为希格斯玻色子粒子。

希格斯玻色子粒子可能回答关于质量问题。为什么有质量问题?科学家们已经确定了没有质量的粒子,如中微子。为什么一种粒子质量和另一个缺乏吗?科学家们已经提出了很多的想法来解释质量的存在。其中最简单的是希格斯机制。这个理论说,可能有一个粒子和一个相应的中介力量,可以解释为什么一些粒子质量。理论粒子从未被观察到,甚至不存在。一些科学家希望LHC产生的事件也会发现希格斯玻色子粒子存在的证据。其他人希望事件能提供新信息的提示我们还没考虑呢。18luck手机登录

另一个问题,科学家们对问题处理早期宇宙中的条件。在宇宙的最早时刻,物质和能量耦合。物质和能量分离后,粒子的物质反物质彼此湮灭。如果有等量的物质和反物质,这两种粒子会相互抵消。但幸运的是,有更多的宇宙中物质比反物质。科学家们希望他们能够观察反物质在大型强子对撞机事件。可以帮助我们理解为什么有微小差别的物质与反物质宇宙开始时。

暗物质也可能在LHC研究中发挥重要作用。我们目前对宇宙的认识表明这件事我们可以观察到只占约4%的所有物质,必须存在。当我们观察星系和其他天体的运动,我们看到他们的动作表明有更多的问题比我们可以探测到宇宙中。科学家命名这种暗物质探测不到材料。在一起,可观察到的物质和暗物质占宇宙的25%。另外四分之三将来自一个力暗能量,一个假设的能量,导致宇宙的膨胀。科学家们希望他们的实验将提供进一步的证据存在的暗物质和暗能量或提供证据支持另一种理论。

这就是粒子物理学的尖端冰山,虽然。有更多的异国情调和违反直觉的LHC可能出现的事情。像什么?在下一节中找到。

如果理论粒子,反物质和暗能量不够不寻常,一些科学家认为,大型强子对撞机能发现其他维度的证据。我们习惯于生活在一个四维的世界——三维空间和时间。但一些物理学家推测,可能有其他尺寸我们无法感知。一些理论只适用于宇宙中有几个更多的维度。例如,的一个版本弦理论要求不少于11个维度的存在。

弦理论家希望大型强子对撞机将提供证据来支持他们的宇宙模型。弦理论认为,宇宙的基本构建块不是一个粒子,但是一个字符串。字符串可以是开放或关闭。他们也可以震动,类似于吉他的弦振动时摘下。不同的振动使字符串似乎是不同的东西。弦振动的一个方法将显示为一个电子。不同的弦振动的另一种方法将一个中微子。

一些科学家弦理论批评,称没有证据支持这个理论本身。弦理论结合重力到标准模型——科学家们不能没有额外的理论。它调和爱因斯坦的将军相对论与量子场理论。但仍然没有证明这些字符串存在。他们太小而不能观察,目前没有办法测试。这已经导致一些科学家认为弦理论的哲学不是一门科学。

弦理论家希望LHC批评者们改变主意。他们正在寻找的迹象超对称。根据标准模型,每一个粒子都有一个反粒子。例如,一个电子的反粒子(有负电荷的粒子)正电子。超对称性提出粒子也有搭档,进而有自己的同行。这意味着每一个粒子都有三个counter-particles。尽管我们没有看到任何迹象表明这些搭档在自然界中,理论家们希望大型强子对撞机将证明他们确实存在。可能,superparticles可以解释暗物质或者帮助重力融入整体的标准模型。

18新利最新登入LHC有多大?18新利最新登入多大的权力会使用吗?18新利最新登入构建成本多少钱?在下一节中找到。

的大型强子对撞机是一个巨大的和强大的机器。它由八个行业。每个部门都是一个弧两端有界的一个章节插入。LHC的周长27公里(16.8英里)的措施。加速器管和碰撞室地下100米(328英尺)。科学家和工程师可以访问服务隧道机械坐落在下行的电梯和楼梯位于几点LHC的周长。欧洲核子研究中心是建筑结构地面,科学家可以收集和分析大型强子对撞机产生的数据。

大型强子对撞机使用磁铁引导质子束在他们旅行的速度99.99%光。磁铁是非常大的,很多重达数吨。大约有9600个磁铁在大型强子对撞机。磁铁被冷却到寒冷的1.9开氏度(摄氏-271.25或-456.25华氏度)。这是冷比外太空的真空。

说到真空吸尘器,LHC穿越管道内的质子束流在欧洲核子研究中心所说的一个“超高真空”。的reason for creating such a vacuum is to avoid introducing particles the protons could collide with before they reach the proper collision points. Even a single molecule of gas could cause an experiment to fail.

有六个地区的大型强子对撞机的周长,工程师将能够执行实验。如果它是一个认为每个区域显微镜数码相机。这些显微镜是巨大的——ATLAS实验装置,长45米(147.6英尺),25米(82英尺)高,重达7000吨(5443公吨)[来源:阿特拉斯]。

大型强子对撞机实验连接到它包含大约1.5亿个传感器。这些传感器将收集数据并将其发送到各种计算系统。根据欧洲核子研究中心,收集的数据量在实验将每秒700字节(MB / s)。在每年的基础上,这意味着LHC将收集约15 pb的数据。拍字节是一百万字节。很多数据可以填满100000张dvd[来源:欧洲核子研究中心]。

LHC运行需要大量的能量。欧洲核子研究中心估计,对撞机的年度能耗将大约800000千瓦小时(兆瓦)。这可能是更高的,但设施不会在冬季运行。根据欧洲核子研究中心,所有这些能源的价格将会是一个很酷的1900万欧元。这几乎是每年3000万美元电账单的设施花费超过60亿美元[来源:欧洲核子研究中心)!

一个实验中究竟发生了些什麽事情?请继续往下读。

大型强子对撞机的原理非常简单。首先,你火两束粒子沿着两条途径,一个顺时针和逆时针的其他。你加快速度附近的两束光。然后,你直接向对方两光束,看会发生什么。

实现这一目标所需的设备要复杂的多。大型强子对撞机是整体的一部分欧洲核子研究中心粒子加速器设施。质子或之前离子进入大型强子对撞机,他们已经经历了一系列的步骤。

让我们看一看一个质子的生命,因为它通过大型强子对撞机的过程。首先,科学家必须带电子从氢原子产生质子。然后,质子进入LINAC2一台机器,火灾质子束的加速器PS助推器。这些机器使用设备无线电频率蛀牙加速质子。蛀牙包含广播高频电字段将质子束流更高的速度。巨大的磁铁生产所需的磁场使质子束流轨道。在汽车方面,认为射频腔是一个油门和方向盘的磁铁

一束质子达到合适的能级,PS升压注入到另一个加速器超级质子同步(SPS)。梁继续加快速度。现在,光束分成束。每个群包含1.1 x 10¹¹质子,还有2808束束[来源:欧洲核子研究中心]。SPS注入光束进入大型强子对撞机,用一束逆时针顺时针和其他旅行。

在大型强子对撞机,光束继续加速。这需要大约20分钟。在最高速度,梁在大型强子对撞机的每秒11245次。六个探测器的两束收敛在一个网站定位在大型强子对撞机。在那个位置,会有6亿每秒碰撞[来源:欧洲核子研究中心]。

当两个质子碰撞,他们分裂成更小的粒子。包括亚原子粒子夸克和一个叫减轻力量胶子。夸克是非常不稳定的,会在几分之一秒衰变。探测器收集信息通过跟踪亚原子粒子的路径。18luck手机登录然后探测器发送数据的网格电脑系统。

并不是每一个与另一个质子质子相撞。即使机器先进的大型强子对撞机,不可能直接的粒子束质子一样小,使每个粒子碰撞与另一个。未碰撞质子束光束倾销部分将继续。,一段由石墨吸收光束。梁倾销部分能够吸收光束大型强子对撞机里如果出现错误。更多地了解背后的力学粒子加速器,看一看18新利最新登入原子附肢是如何工作的。

LHC有六个探测器定位以及它的周长。这些探测器做什么以及如何做他们的工作?18新利最新登入在下一节中找到。

沿着周长的六个地区的大型强子对撞机将收集数据,进行实验只是称为探测器。他们中的一些人将搜索同样的信息,尽管不是以同样的方式。18luck手机登录有四个主要的探测器网站和两个小的。

探测器被称为一个环形LHC装置(阿特拉斯)是最大的一群人。它措施46米(150.9英尺)长25米,宽25米(82英尺)高。其核心设备被称为内部跟踪。内部的跟踪检测和分析粒子的动能通过ATLAS探测器。周围的内部追踪是一个量热计。通过吸收热量计测量粒子的能量。科学家可以观察粒子的路径和推断信息花了他们。18luck手机登录

ATLAS探测器也有一个μ介子谱仪。μ介子是带负电的粒子比电子重200倍。μ介子可以通过量热计旅行没有停止——这是唯一的粒子可以这样做。光谱仪测量每个子与带电粒子的动量传感器。这些传感器可以检测到的波动ATLAS探测器磁字段。

的紧凑型μ介子电磁(CMS)是另一个大的探测器。像ATLAS探测器,CMS是一个通用的检测器,检测和测量亚微粒子在碰撞时释放。探测器是在一个巨大的螺线管磁体内部,可以创建一个磁场近100000倍地球的磁场[来源:CMS]。

还有爱丽丝,这代表一个大型离子对撞机实验。工程师设计爱丽丝研究铁离子之间的碰撞。在高能碰撞铁离子,科学家希望重建条件类似的大爆炸后。他们希望看到离子分解成夸克和胶子的混合物。爱丽丝的主要组成部分是投影室(TPC),将检查和重构粒子轨迹。像ATLAS和CMS探测器,爱丽丝也有μ介子谱仪。

下一个是大型强子对撞机美(奇迹)检测器。奇迹的目的是寻找反物质的证据。它通过寻找一个粒子称为美夸克。一系列的碰撞点周围的sub-detectors伸展长度20米(65.6英尺)。探测器可以在微小的移动,精确捕捉美夸克粒子的方法,非常不稳定,迅速衰减。

的总弹性和衍射的截面测量(图腾)实验是LHC的两个小的探测器之一。它将测量质子和LHC的的大小光度。在粒子物理,亮度是指如何精确的粒子加速器产生碰撞。18新利最新登入

最后,有大型强子对撞机向前(LHCf)检测器。这个实验模拟宇宙射线在受控的环境中。这个实验的目的是帮助科学家想出方法来设计广域实验来研究天然宇宙射线碰撞。

每个探测器的网站都有一个研究小组从几十到一千多名科学家。在某些情况下,这些科学家将寻找相同的信息。18luck手机登录对他们来说,这是一个种族在物理学做出下一个革命性的发现。

18新利最新登入科学家们将如何处理这些探测器将收集的所有数据?这在下一节中。

15 pb的数据(15000000字节)大型强子对撞机探测器收集的每一年,科学家们在他们前面一个巨大的任务。18新利最新登入你怎么处理这么多信息?18luck手机登录18新利最新登入你怎么知道你在看什么重要的在这样一个大数据集?即使使用一台超级计算机,处理信息可能需要数千小时。18luck手机登录与此同时,大型强子对撞机将继续积累更多的数据。

欧洲核子研究中心的解决这个问题LHC计算网格。网格是一个网络电脑,每一个都可以分析自己分配一个数据块。一旦计算机完成其分析,它可以发送结果集中的计算机和接受新块的数据。只要科学家可以把数据分成块,系统运行良好。这种方法在计算机行业网格计算。

欧洲粒子物理研究所的科学家们决定专注于使用相对廉价的设备来执行他们的计算。而不是购买先进的数据服务器和处理器,欧洲核子研究中心专注于现成的网络硬件,可以工作得很好。他们的方法非常类似于战略谷歌雇佣了。它更成本有效的购买大量的平均比一些先进的硬件设备。

使用一种特殊的软件midware,电脑的网络将能够存储和分析数据为每一个在大型强子对撞机实验。系统的结构被组织成层:

任何一级二级网站可以访问网站。原因是允许研究机构和大学专注于特定的信息和研究的机会。18luck手机登录

这么大的一个挑战,网络数据安全。欧洲核子研究中心认定网络不能依靠防火墙由于交通系统上的数据量。相反,系统的依赖识别和授权程序,以防止未经授权的访问大型强子对撞机的数据。

有些人说担心数据安全是一个有争议的问题。这是因为他们认为LHC将会摧毁整个世界。

真的可能吗?在下一节中找到。

大型强子对撞机将允许科学家观察粒子碰撞的能量水平远高于以往任何实验。一些人担心,这种强大的反应可能会导致严重的麻烦地球。事实上,一些人非常担心他们起诉欧洲核子研究中心为了推迟LHC的激活。2008年3月,前核安全官员沃尔特·瓦格纳和路易斯桑丘牵头在夏威夷的美国地区法院提起诉讼。他们声称LHC可能毁灭世界[来源:微软全国有线广播电视公司]。

他们的担忧的基础是什么?大型强子对撞机能创造一些东西,可以结束所有的生命,因为我们知道吗?可能会发生什么?

一个担忧就是大型强子对撞机能够生产黑洞。黑洞是地区物质坍塌成一个密度无穷大的点。欧洲核子研究中心科学家承认,LHC可以产生黑洞,但他们也说,这些黑洞将亚原子尺度,瞬间崩溃。相比之下,天文学家研究结果从整个恒星黑洞崩溃。有很大的区别恒星的质量和一个质子。

另一个问题是,大型强子对撞机将产生一个奇异的(到目前为止假设)材料称为奇异物质。一个可能的奇异物质的特征尤其令人担忧。宇宙学家推测,奇异物质可能拥有一个强大的引力场可能允许他们将整个地球变成绿巨人。

LHC科学家们认为这种担心使用多个对位。第一,他们指出奇异物质是假想的。宇宙中没有观察到这种材料。其次,他们说电磁场周围这种材料会排斥正常物质而不是改变成别的东西。第三,他们说,即使存在这样的问题,这将是高度不稳定,几乎在瞬间就会衰变。第四,科学家们说,高能宇宙射线自然应该产生这样的材料。因为地球还在,他们推测,奇异物质是一个问题。

另一个理论粒子LHC可能生成是一个磁单极子。P.A.M.狄拉克的理论,磁单极子是一个粒子,持有一个磁荷(北或南)而不是两个。瓦格纳和桑丘引用的担心是这些粒子可以与他们的不平衡磁荷把问题分开。欧洲核子研究中心科学家不同意,说如果磁单极子存在,没有理由担心这样的颗粒可能会导致这样的破坏。事实上,至少有一组研究人员正积极寻找磁单极子的证据与希望,LHC将会产生一些。

其他大型强子对撞机的担忧包括担心辐射,它会产生地球上最高的能量碰撞的粒子。欧洲核子研究中心指出,大型强子对撞机是非常安全的,厚厚的防护,包括100米(328英尺)的地球上。此外,在实验人员不允许地下。至于担心碰撞,科学家指出,高能宇宙射线撞击发生在自然界中。射线碰撞的太阳,月亮和其他行星,这一切仍在没有伤害的迹象。大型强子对撞机,那些在一个受控的环境中会发生碰撞。否则,没有区别。

LHC会成功在关于宇宙的进一步发展我们的知识吗?将收集到的数据提高的问题比解决的更多吗?是否过去的实验表明,它可能是一个安全的赌注,认为这两个问题的答案是肯定的。

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