Большой адронный коллайдер

Содержание

Слайд 2

Большой адронный коллайдер (LHC) - крупнейший в мире и самый мощный

Большой адронный коллайдер (LHC) - крупнейший в мире и самый мощный

ускоритель частиц. Он состоит из 27-километрового кольца сверхпроводящих магнитов с несколькими ускоряющими структурами для повышения энергии частиц на этом пути.
Слайд 3

Внутри ускорителя два пучка частиц высокой энергии движутся со скоростью, близкой

Внутри ускорителя два пучка частиц высокой энергии движутся со скоростью, близкой

к скорости света, прежде чем их заставляют сталкиваться. Лучи движутся в противоположных направлениях в отдельных трубках луча - две трубы, находящиеся в сверхвысоком вакууме. Они направляются вокруг кольца ускорителя сильным магнитным полем, поддерживаемым сверхпроводящими электромагнитами. Электромагниты построены из катушек специального электрического кабеля, который работает в сверхпроводящем состоянии, эффективно проводя электричество без сопротивления или потери энергии. Это требует охлаждения магнитов до -271,3 ° C - температура ниже, чем в космосе, По этой причине большая часть ускорителя связана с системой распределения жидкого гелия, которая охлаждает магниты, а также с другими службами снабжения.
Слайд 4

Тысячи магнитов разных сортов и размеров используются для направления пучков вокруг

Тысячи магнитов разных сортов и размеров используются для направления пучков вокруг

ускорителя. К ним относятся 1232 дипольных магнита длиной 15 метров, которые сгибают лучи, и 392 квадрупольных магнита, каждый длиной 5–7 метров, которые фокусируют лучи. Непосредственно перед столкновением, магнит другого типа используется, чтобы «сжать» частицы ближе друг к другу, чтобы увеличить вероятность столкновений. Частицы настолько малы, что задача их столкновения сродни выстрелу двух игл на расстоянии 10 километров с такой точностью, что они встречаются на полпути.

Замена одного из дипольных магнитов LHC (Изображение: Maximilien Brice / CERN)

Слайд 5

Как он работает? С этого небольшого баллона газа начинается коллайдер. Атомы

Как он работает?

С этого небольшого баллона газа начинается коллайдер. Атомы водороды

из этого баллона поступают в начальную камеру. Далее под действием электрического поля у атомов забирают их электроны. После чего остаются одни ядра водорода.
Слайд 6

Далее их ускоряют посредством электромагнитного поля до 1/3 скорости света

Далее их ускоряют посредством электромагнитного поля до 1/3 скорости света

Слайд 7

Потом они попадают в кольцевой бустер, где один пучок разделяется на

Потом они попадают в кольцевой бустер, где один пучок разделяется на

четыре. А их ускорение все также продолжается увеличиваться посредством воздействия электрического поля. А магнитного поле задает нужный угол движения атомов. На этом этапе протоны разгоняются до 91,6% скорости света
Слайд 8

Попавшие в бустер частицы разгоняются до 90 процентов от скорости света.

Попавшие в бустер частицы разгоняются до 90 процентов от скорости света.

Бустер делает пучки частиц более плотными. Затем пучки снова собираются в воедино. После чего они попадают в протонный синхротрон.
Слайд 9

Далее запускаем еще один пучок (ведь мы их будем сталкивать). В

Далее запускаем еще один пучок (ведь мы их будем сталкивать). В протонном

синхротроне ядра находятся всего 1,2 сек. Но за это время достигается 99,9% от скорости света. При этом достигается критическое состояние, когда подаваемая энергия больше не может увеличить скорость. Вместо этого она увеличивает его массу. На этом этапе протон увеличивает свою массу в 25 раз.

Теперь пакеты пучков протонов направляются в третье кольцо, длина окружности которого составляет 7км

Слайд 10

Ну и наконец, только после всех этих этапов, пучки попадают в

Ну и наконец, только после всех этих этапов, пучки попадают в

сам коллайдер, который состоит из двух труб. В одно трубу попадает один пучок, в другую-другой. Ну и чтобы их столкнуть, они летят в разные стороны.
Слайд 11

Трубы имеют четыре пересечения, в которых установлены детекторы. Они регистрируют продукты

Трубы имеют четыре пересечения, в которых установлены детекторы. Они регистрируют продукты

столкновения частиц. В это время баки продолжают добавлять энергию протонам. Направляющие магниты изменяют траекторию протонов и переводят на встречный курс.

Состояние, которое получается, очень похоже на состояние при большом взрыве. Именно поэтому ученые потратили столько времени на создание большого коллайдера.