html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

CERN — что из себя представляет организация за 900 млн долларов

Посчастливилось мне работать этим летом в ЦЕРНе, в отделении криогеники. В этом посте я расскажу, в общих чертах, чем же тут занимаются.


Давайте вспомним, что же есть ЦЕРН.

CERN — Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (фр.), или же European Organization for Nuclear Research (анг.), международный центр ядерных исследований. Занимается изучением физики высоких энергий в течение вот уже 57 (29 сентября будет 58) лет. Самые известные для ненаучного мира достижения — «создание Web» Тимом Ли (разумеется, до него передача данных от сервера к клиенту существовала в некоторых военных организациях, но Тим Ли сделал первый в мире сервер, доступный сначала только из ЦЕРНа, а потом уже и из всего мира), разработка системы GRID. Находится на границе Швейцарии и Франции.

На данный момент в ЦЕРНе находится самый большой и самый мощный в мире ускоритель LHC (Large Hadron Collider, БАК). На этом ускорителе есть 4 крупных эксперимента (В самом ЦЕРНе их больше, но все они либо используют данные, полученные этими четырьмя, либо не связанны с ускорителем вообще): ALICE, ATLAS, CMS, LHCb. Давайте разберем по-порядку, чем каждый из них занимается (для знатоков уточню — я буду пытаться объяснить все так, что бы было понятно людям, с физикой не связанным. Неточности и ошибки можно будет обсудить в комментариях. А то ведь, на самом деле, каждый из этих экспериментов заслуживает отдельной статьи):

-ALICE:
Как вы все знаете, по современной теории (и пока не имеющей достоверных опровержений) наша вселенная произошла из Большого Взрыва 14 миллиардов лет назад. В один момент появилась вся материя, вся энергия, время и пространство, и потом весь этот суп начал развиваться. Нас же сейчас интересует вот этот самый суп из всего что только возможно сразу после создания вселенной. Состояние, в котором была материя в то время — плазма, с огромной энергией и температурой, и с очень интересными свойствами. ALICE хочет воспроизвести маленький Большой Взрыв и понаблюдать за состоянием материи в первые секунды после большого взрыва (Это именно тот эксперимент, который должен был создать черную дыру и всех нас убить, да-да).


-ATLAS:
Если купить очень дорогое оборудование, нанять сотню-другую гениальных астрофизиков и потратить несколько лет на изучение космоса, то можно заметить, что материя, которую мы «видим», составляет лишь около 5% массы всей Вселенной. Остальные же 95% это так называемая тёмная материя (23%) и тёмная энергия (72%). ATLAS как раз таки и пытается понять, что это за материя и почему её не видно (Теоретики предполагают, что это материя из других измерений, но свет распространяется только в 3-х, а гравитация — по всем, по-этому мы можем заметить массу этой материи, но не увидеть её. Но это очень простое объяснение, которое меня не устраивает — складывается впечатление, что существуют параллельные миры и другая научно-фантастическая чушь, что абсолютно неверно). Так же этот эксперимент ищет бозон Хигса, который отвечает на вопрос «почему у тела есть масса».


-CMS:
Этот эксперимент ищет то же самое, что и ATLAS, только другими способами. Однако, как вы могли уже читать, именно он близок к нахождению бозона Хигса, как никогда.


-LHCb:
Есть такая штука, как антиматерия. Одно из ее свойств — аннигиляция при взаимодействии с материей (и то, и другое превращается в чистую энергию, ничего не остаётся). В теоретической физике почти все подвержено симметрии, и это значит что, при создании материи и антиматерии во время Большого Взрыва, все должно было аннигилировать и исчезнуть. Однако что-то пошло не так, как мы предполагаем, и не вся материя и антиматерия аннигилировали (божественный баг, или же фича?). LHCb пытается понять, почему же это произошло.


Вот собственно четыре самых крупных физических эксперимента мира. Если кому-то будет интересно, могу написать про каждый из них отдельно.

Теперь давайте посмотрим, как же это все работает.
Каждый из экспериментов разгоняет пучки частиц в ускорителе до около-световых скоростей и сталкивает их в своем детекторе (по одному детектору на эксперимент). ALICE сталкивает ионы свинца (у них большая масса), ATLAS, CMS и LHCb — протоны. После столкновения частицы разлетаются на частички поменьше, которые наблюдаются детекторами, и потом из этих данных восстанавливается полная картина столкновения. Данные же с детекторов (здесь я имею ввиду именно одиночные штуки, которые фиксируют частицу, такие как кристалы, пузырьковые камеры, и т.д...) аналоговым сигналом передаются на установки, стоящие непосредственно рядом с ними, которые, в свою очередь, конвертируют его в цифровой сигнал и отсылают наверх, на обработку и на сохранение. Проблема тут в том, что этих данных много. Очень много. Невероятно много. Например, с эксперимента ATLAS в секунду поступает 70 терабайт информации (источник). А столкновения происходят в течении часов. Представляете себе масштаб? Для решения этой задачи в ЦЕРНе разработали систему GRID, которая использует мощности многих дата-центров мира для своих целей. Опять же, если кому-то будет интересно почитать про детекторы — могу написать про них.


Идем дальше. Что бы разогнать частицы, надо подать сильное магнитное поле. Тут для подачи тока используют суперпроводники при температурах от 1.7 до 4 Кельвина. Охлаждается все гелием: закупается жидкий гелий, тонн эдак 500, и охлаждается до 4 по Кельвину. А потом, если надо ниже, то и до 1.7. Тут мне рассказать больше особо нечего, так как описание системы охлаждения будет очень долгим (Если кому-то будет интересно… ну вы поняли). Что могу добавить — так это в 2008 году в туннеле был взрыв, и именно из-за не идеальной системы подачи гелия весь ускоритель встал на пол-года.
История такова: у нас есть два магнита, соединены они проводами, естественно где-то провода спаяны. Провода же «плавают» в гелии (напомню, при 1.7 Кельвина), и по ним идет ток примерно в 20000 ампер. Припой был сделан плохо, получился маленький конденсатор, который дал искру, нагрел гелий до 5 Кельвина. При 20000 амперах и температуре в 5 Кельвина провода начали нагреваться, нагревая вокруг себя гелий… Итог — магнит, весом в 13 тонн улетел на 30 метров, снеся парочку дверей и стенок, и погнулся; гелий же газом заполнил всю секцию ускорителя. Проблема была в том, что люди не могли даже открыть ускоритель (во время работы ускорителя внутри вакуум), ибо при взаимодействии гелия с воздухом получалась бы вода (в результате конденсации из воздуха, при резком охлаждении получается вода, спасибо frig), и залила бы электроники на миллионы долларов. Пришлось откачивать, ждать, и придумывать новые способы пайки этих кабелей.

Вот собственно и всё. Про ЦЕРН можно говорить сколько угодно долго, но я думаю, что для общего представления, что тут да как, этого достаточно. Если будут вопросы — буду рад.

P.S.: Ccылки на статьи по экспериментам:
-Эксперимент ATLAS — упрощенное описание задачи и немного о детекторе
Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с habrahabr.ru

  • Alter Bridge
    Очень заинтересовала статья. Интересно было бы узнать про каждую установку подробнее )
20
    +2 surfers

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • CHoST
          • домен habrahabr.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции