Znanstveni radovi
Detektori sudara čestica
16 Ožu 2009
- Detalji
- Kategorija: Znanstveni radovi
- Kreirano: Utorak, 03 Ožujak 2009 12:23
- Hitovi: 4703
Inžinjeri su osobito olakšanje doživjeli u studenom 2006. Godine kad je dovršen prvi od osam sektora LHC-ova prstena. Da bi se sve uspjelo završiti u roku, inžinjeri već mjesecima rade usporedno na nekoliko sektora. Užurbano i precizno se ne radi samo u tunelu već i na četiri mjesta u prstenu gdje se trebaju križati rojevi čestica. Znanstvenici i inžinjeri tu postavljaju detektore koji će dočekati „pljusak čestica“ nakon sudara protona. Detektori su golemi – veliki kao stambena zgrada, a teži i od Eiffelova tornja.
Detektor CMS kliknite na read more...
Izvan naselja, na polju, u blizini francuskoga naselja Cessy uzdigla se građevina; podsjeća na hangar za zrakoplove. Točno na tome mjestu smješten je detektor CMS (Compact Muon Solenoid). A tu je i jedan od ulaza u podzemlje. Velika jama duboka više od 100 metara vodi u bijelo obojenu kupolastu prostoriju dugačku 53, široku 27 i visoku 24 metra. Pri ulasku u prostranu unutrašnjost odjednom postaje očita sva grotesknost suvremene fizike visokih energija: što su sitnije strukture tvari za kojima znanost traga, to su glomaznija postrojenja kojima se ona pritom služi.
Za izgradnju CMS-detektora znanstvenici su odabrali sasvim neobičnu strategiju: dok ostala tri uređaja za registriranje čestica u LHC-ovu prstenu postavljaju pod zemljom, taj uređaj sastavljaju najprije na površini Zemlje, gdje mu i provjeravaju funkcije. Nakon toga ga opet dijelom rastavljaju a velike segmente spuštaju posebnom dizalicom u tunel. Kad bi nekim slučajem došlo do nesreće, bio bi to kraj cijelokupne CMS-ove misije. U prosincu 2006. Prvi je segment uspješno spušten u podzemnu prostoriju, a do danas je cijeli CMS uspješno stigao ispod zemlje.
CMS je velik kao četverokatnica, a taj je crveno-srebrni detektor monstrum težak 12.500 tona, konstruiran prema načelu slojevitosti glavice luka: poput salame uređaj je „izrezan“ na ploške – svaku se plošku odvojeno sastavlja; u cjelinu su povezane na kraju. Slično kao kod glavice luka, dijelovi registracijskog uređaja slagat će se u slojeve do 7,5 metara debljine, oko uske cijevi za vođenje čestica; točno u središtu detektora gdje će doći do sudara. U unutrašnjosti nalazi se deset milijuna osjetljivih silicijskih traka koje bilježe putanju električno nabijenih čestica, npr. Elektrona, a točnosti od pet stotinki milimetara.
Tu je zatim 80.000 besprijekornih kristala olovnog volframata koji će izmjeriti energiju određenim česticama. I na kraju, nekoliko tisuća četvornih metara plitkih, plinom ispunjenih driftnih komora koje bilježe putanje tzv. miona. Te su čestice „u rodu“ s elektronima, imaju jednak električni naboj, ali su 200 puta teže od elektrona.
Mjerna oprema uključena u detektor čini ga višenamjenskim: konstruiran je tako da može Higgsovu česticu posredno dokazati i osim toga ući u trag skrivenim dimenzijama ili nositelju tamne tvari (samo četiri posto svemira sastoji se od onoga što držimo da je tvar. Četvrtina svemira prema znanstveim spoznajama pripada nevidljivoj supstanciji nazvanoj tamna tvar. Neotkrivene elementarne čestice smatraju se odgovornima za tu misterioznu tvorbu.).
Detektor ATLAS
Detektor Atlas sa svojih 46 metara dužine i 25 metara visine daleko nadmašuje sve dosad postojeće dimenzije. Njime je ispunjena divovska prostorija pod zemljom. Postavljanje samih kabela neophodnih za eksperiment bilo je neopisivo zahtjevno. Kroz kabele će protjecati struja podataka. Protoni će se svakih 25 milijarditih dijelova sekunde sudarati. Svaki sudar proizvest će oko 1000 čestica. Milijuni senzora dostavljat će svake sekunde milijune izmjerenih vrijednosti. Od milijarde događaja nastalih u sekundi moguće ih je pohraniti oko 100.
Umjetnost je što se sve svodi na dovitljive algoritme koji su u stanju odabirati događaje s relevantnim informacijama, a zbirka pohranjenih podataka pretpostavlja memorijske kapacitete astronomskih vrijednosti. Cern je za to izgradio globalnu mrežu računala tzv. grid. Oko 100 računalnih središta u istraživačkim institutima na cijelom planetu tvore jedinstveno superračunalo, gutača brojki, u kojem mnogi već vide model prema kojem će se obrađivati podaci u budućnosti.
Detektor LHCb
Valoviti magneti tvore središnji dio detektora LHCb. Masivni željezni dio okružuje magnete te ojačava i oblikujenjihovo magnetsko polje. Zadaća polja jest sortirati električno nabijene čestice koje nastaju sudarom visokoenergetskih čestica. Otklon čestice ovisi o tome koliku ima energiju i koliki joj je električki naboj. Na temelju toga senzori identificiraju čestice. U LHCb pokusu fizičari traže „bottom“ – kvarkove (male elementarne čestice) i njihove antičestice, „anti-bottom“ – kvarkove. To bi trebalo pridonijeti odgovaranju na pitanje zbog čega u svemiru postoji još jedino tvar i zašto je antitvar isčeznula iako su prilikom Velikog praska obje nastale vjerojatno u jednakim omjerima.
Detektor ALICE
U detektoru ALICE istraživači namjeravaju jezgre atoma olova razbijeti sudarajući ih. Tada će se u trajanju od djelića sekunde pojaviti vatrena kugla koja će podsjetiti na stanje koje je vladalo u svemiru u trenutku nakon velikog praska. Kada je od energije oslobođene Velikim praskomoblikovana plazma. Plazmu su činile najmanje elementarne čestice: kvarkovi i gluoni. A fizičare zanima kako je od te „kvark-gluonske plazme“ nastala poznata nam tvar. U središtu detektora ALICE trebali bi višeslojni tanki silicijski diskovi posredno dokazati postojanje tih čestica. Tehničari provjeravaju mjerni uređaj neophodan za takvo mjerenje prije nego što ga ugrade.
Dunja Kovačić
Izvor:
http://www.odisej.biz
Comments powered by CComment