Alicja szuka plazmy

Alicja szuka plazmy
LHC będzie największym na świecie urządzeniem do zderzania cząstek przy największych
energiach, jakie kiedykolwiek osiągnięto w laboratorium. Badanie takich zderzeń stanowi
gigantyczne wyzwanie technologiczne.
CERN jest największym na świecie ośrodkiem fizyki cząstek i astrofizyki. Fizycy badają tam z
czego zbudowana jest materia, jakie sÄ… jej najmniejsze czÄ…stki i co sprawia, Åźe czÄ…stki te
trzymajÄ… siÄ™ razem, tworzÄ…c niezwykle rÃłÅźnorodne i skomplikowane obiekty o bardzo szerokiej
skali wielkości.
Odkrycie, Åźe protony i neutrony tworzÄ…ce jÄ…dro atomowe nie sÄ… czÄ…stkami elementarnymi,
zrewolucjonizowało fizykę wysokich energii i doprowadziło do sformułowania tak zwanego
Modelu Standardowego. Model ten wiÄ…Åźe praktycznie wszystkie obserwacje z dziedziny czÄ…stek w
jednÄ…, logicznÄ… caÅ‚ość. Protony i neutrony sÄ… zbudowane z dwÃłch rodzajÃłw maleÅ„kich
obiektÃłw: kwarkÃłw i gluonÃłw, rÃłÅźniÄ…cych siÄ™ od siebie miÄ™dzy innymi spinem i Å‚adunkiem
elektrycznym. Kwarki sÄ… obdarzone Å‚adunkiem elektrycznym, a gluony sÄ… elektrycznie neutralne.
Ich spin jest dwa razy wiÄ™kszy od spinu kwarkÃłw. Jak dotÄ…d, w naturze kwarki wystÄ™pujÄ…
jedynie wewnÄ…trz nukleonÃłw i sÄ… bardzo silnie ze sobÄ… zwiÄ…zane przez gluony. Poza kwarkami i
gluonami prawdziwie elementarnymi czÄ…stkami materii sÄ… elektrony.
PROGRAM NAUKOWY
Przewidywania Modelu Standardowego dotyczące oddziaływań elektrosłabych zgadzają się z
eksperymentami z niezwykłą precyzją. Opisu oddziaływań silnych dokonano w ramach
chromodynamiki kwantowej, będącej częścią Modelu Standardowego. Jednak, aby
wytÅ‚umaczyć to, Åźe czÄ…stki materii posiadajÄ… niezerowÄ… masÄ™, wprowadzono do teorii
hipotetycznÄ… czÄ…stkÄ™, zwanÄ… bozonem Higgsa. Istnienia tej czÄ…stki wymaga spÃłjność
Modelu Standardowego. Niestety, w dotychczasowych eksperymentach, mimo ogromnych wysiÅ‚kÃłw,
bozonu Higgsa nie udaÅ‚o siÄ™ jeszcze znaleźć. Poszukiwanie go jest jednym z najwaÅźniejszych
elementÃłw programu naukowego eksperymentÃłw ATLAS i CMS na LHC.
Model Standardowy, nawet po odkryciu bozonu Higgsa, nie będzie jednak ostateczną i zamkniętą
teorią fizyczną. Są pewne argumenty teoretyczne przemawiające za istnieniem głębszych
teorii przy wyÅźszych energiach. CechÄ… wspÃłlnÄ… tych teorii, wykraczajÄ…cych poza Model
Standardowy, jest pojawianie siÄ™ nowych, ciÄ™Åźkich czÄ…stek. Ich poszukiwanie stanowi takÅźe
waÅźny cel programu naukowego na LHC.
Badanie zderzeÅ„ ciÄ™Åźkich jÄ…der oÅ‚owiu o relatywistycznych energiach prowadzi do zrozumienia
zachowania się materii w warunkach ekstremalnie wysokich energii i bardzo wielkich gęstości.
Takie warunki panowaÅ‚y tuÅź po Wielkim Wybuchu. W planowanym eksperymencie ALICE chodzi
gÅ‚Ãłwnie o jednoznaczne potwierdzenie doÅ›wiadczalne istnienia nowego stanu materii: plazmy
kwarkowo-gluonowej.
WciÄ…Åź brak peÅ‚nej odpowiedzi na pytanie, co siÄ™ staÅ‚o z antymateriÄ… we WszechÅ›wiecie.
Informacji o przyczynach asymetrii pomiędzy ilością materii i antymaterii w przyrodzie mogą
dostarczyć zderzenia protonÃłw w eksperymencie LHCb. W eksperymencie tym bÄ™dzie w ciÄ…gu
roku produkowanych 1012 neutralnych mezonÃłw B - czÄ…stek, ktÃłrych rozpady mogÄ… dostarczyć
informacji o przyczynach tej asymetrii.
NOWA MASZYNA W CERN
Wszystkie wymienione eksperymenty będą wykonywane na budowanym od 2000 roku LHC (Large
Hadron Collider - wielki zderzacz hadronÃłw - to jest czÄ…stek ciÄ™Åźkich, np. protonÃłw). W LHC
bÄ™dÄ… badane czoÅ‚owe zderzenia przeciwbieÅźnych wiÄ…zek protonÃłw o ogromnej masie 1 GeV,
przy całkowitej energii 14 TeV. Zderzenia jądro-jądro będą realizowane na wiązkach jąder
oÅ‚owiu, pÄ™dzÄ…cych z przeciwnych kierunkÃłw. Energia caÅ‚kowita takich zderzeÅ„ bÄ™dzie
wynosić 1150 TeV!
http://edukacja.info.pl - Edukacja.Info.PL
Powered by Mambo
Generated: 8 March, 2017, 15:16
LHC będzie największym na świecie urządzeniem do zderzania cząstek przy największych
energiach, jakie kiedykolwiek osiągnięto w laboratorium. Badanie takich zderzeń stanowi
gigantyczne wyzwanie technologiczne. Wykorzystano istniejÄ…cy juÅź (do eksperymentÃłw LEP)
pierścieniowy tunel o obwodzie 27 km, wykopany na średniej głębokości około 100 m pod
ziemiÄ… pomiÄ™dzy gÃłrami Jury we Francji i jeziorem Genewskim w Szwajcarii. Natomiast wszystkie
elementy rur akceleratorowych muszą być zmontowane od nowa z zegarmistrzowską
dokładnością. Podobnie nowej konstrukcji wymagają wszystkie detektory i urządzenia
sterujÄ…ce.
WiÄ…zki pierwotne bÄ™dÄ… wytwarzane w istniejÄ…cym w CERN Å‚aÅ„cuchu akceleratorÃłw, a po
uzyskaniu energii 0,45 TeV, bÄ™dÄ… wstrzykiwane do LHC. Tam bÄ™dÄ… siÄ™ poruszać w prÃłÅźni,
podobnej do prÃłÅźni kosmicznej, a nadprzewodzÄ…ce magnesy, pracujÄ…ce w ekstremalnie niskich
temperaturach, będą zakrzywiać ich tory wewnątrz pierścienia. Cząstki będą
wykonywać miliony okrÄ…ÅźeÅ„, otrzymujÄ…c przy kaÅźdym okrÄ…Åźeniu impuls, czyli porcjÄ™
energii od pola elektrycznego, aÅź do uzyskania energii maksymalnej. KaÅźda wiÄ…zka bÄ™dzie siÄ™
skÅ‚adać z 3 tysiÄ™cy paczek czÄ…stek, a kaÅźda paczka bÄ™dzie zawierać 100 bilionÃłw
czÄ…stek. CzÄ…stki sÄ… tak maÅ‚e, Åźe szansa na ich zderzenie jest minimalna. Na 200 bilionÃłw
czÄ…stek wydarzy siÄ™ zaledwie 20 zderzeÅ„! Ale paczki bÄ™dÄ… siÄ™ spotykać blisko 30 milionÃłw
razy na sekundÄ™. W rezultacie LHC bÄ™dzie generować 600 milionÃłw zderzeÅ„ na sekundÄ™.
Cztery detektory: ATLAS, CMS, LHCb oraz ALICE, pracujące przy LHC, będą rejestrować
wszystkie ślady cząstek powstających w badanych zderzeniach. Są to ogromne urządzenia. Na
przykład detektor ATLAS ma wysokość 25 m (pięć pięter) i długość 46 m. Jest
najwiÄ™kszym na Å›wiecie detektorem, jaki kiedykolwiek zaprojektowano. MoÅźe mierzyć Å›lady
cząstek z dokładnością do 0,01 mm. Wewnętrzne elementy w ATLASIE mają tyle
tranzystorÃłw, ile jest gwiazd w caÅ‚ej Drodze Mlecznej. RÃłÅźne warstwy detektora bÄ™dÄ…
rejestrować ładunki i mierzyć energie cząstek naładowanych i neutralnych.
Detektory ATLAS i CMS sÄ… detektorami ogÃłlnego przeznaczenia, gÅ‚Ãłwnie do poszukiwania bozonÃłw
Higgsa oraz innych ciÄ™Åźkich czÄ…stek, ktÃłrych istnienie sugerujÄ… rÃłÅźne teorie wykraczajÄ…ce
poza Model Standardowy. Detektory ALICE i LHCb sÄ… bardziej wyspecjalizowane. LHCb jest nastawiony
na poszukiwanie antymaterii we WszechÅ›wiecie, a detektor ALICE ma powtÃłrzyć w laboratorium
Wielki Wybuch.
W budowie wszystkich czterech detektorÃłw miaÅ‚y swÃłj udziaÅ‚ grupy polskie. W Krakowie powstaÅ‚
na przykÅ‚ad pakiet do szybkiej symulacji ATLAS oraz algorytmy poszukiwania Higgsa, a takÅźe projekt i
symulacja systemu wyzwalania i akwizycji danych detektora. Wkładem zespołu krakowskiego w
projekt i budowÄ™ detektora ATLAS sÄ… prace nad odpornymi na promieniowanie dektorami
krzemowymi i wyspecjalizowanymi ukÅ‚adami scalonymi. ZespÃłÅ‚ warszawski w eksperymencie CMS
zaprojektował, przetestował i obecnie buduje system elektroniki wyzwalania na miony. W
eksperymencie ALICE zespoÅ‚y polskie pracowaÅ‚y przy budowie dwÃłch podstawowych detektorÃłw kalorymetru elektromagnetycznego i komory projekcji czasowej. W eksperymencie LHCb zespÃłÅ‚ polski
opracowuje elektronikÄ™ do synchronizacji detektora z akceleratorem oraz prototyp koncentratora do
przesyÅ‚ania danych. Panele moduÅ‚Ãłw detektora do LHCb w ultralekkiej technologii wykonywane sÄ…
w Krakowie.
http://edukacja.info.pl - Edukacja.Info.PL
Powered by Mambo
Generated: 8 March, 2017, 15:16