LHC@home - zakladne info

Pomoc pri stavbe najväčšieho urýchľovača častíc na svete v CERN

Moderátor: Moderátori

Hodnotenie clanku:

1 najlepsie
11
61%
2
6
33%
3
1
6%
4
0
Žiadne hlasovania
5 najhorsie
0
Žiadne hlasovania
 
Celkom hlasov: 18

Užívateľov profilový obrázok
Kiwi
Príspevky: 2056
Dátum registrácie: Ut Feb 13, 2007 5:18 pm
Bydlisko: Sobrance
Kontaktovať užívateľa:

LHC@home - zakladne info

Príspevokod užívateľa Kiwi » Št Máj 24, 2007 1:02 am

Obrázok


Energia a hmota

Keby ste mohli premenit vsetku energiu obsiahnutu v 1 kg cukru, 1 kg vody,
ci v 1 kg cohokolvek, mohli by jazdit vasim autom 100 000 rokov. Preco ?
Albert Einstein v roku 1905, na zaklade specialnej teorie relativity, napisal
slavnu rovnicu E=m.c.c. Ta hovori, ze hmota je velmi koncentrovana forma
energie.
Energia je nieco, ako prirodne peniaze, ktore su v dvoch roznych menach,
s velmi vysokym kurzom. 1 kg je ekvivalentny 25 000 000 000 kWh energie,
1 g by stacil na pokrytie stredne velkeho mesta, pocas celeho dna.

Ako moze byt energia transformovana na hmotu ?


Velke meteoroidy letia nasou slnecnou sustavou rychlostou okolo 30 km/s.
Ak meteoroid vstupi do zemskej atmosfery, jeho kineticka energia je
premenena na teplo, dosahujuc 100 000 stupnov a taviac material.
Ale rychlost svetla je 10 000 krat vacsia – 300 000 km/s. Podla STR,
ziadny hmotny objekt, nemoze byt urychleny na rychlost svetla.
Mozne je vsak, pouzijuc urychlovac, udelit jednotlivym casticiam
( ako je proton, jadro vodika ) 99.99999 % rychlosti svetla ( c ).
Ak sa touto rychlostou zrazia dve castice iduce oproti sebe, velka
cast ich kinetickej energie sa premeni na hmotu. Je to opak premeny
hmoty na energiu, ktora sa deje v jadrovych reaktoroch. Su to vsak
dve strany tej istej rovnice E = m.c.c.

Aky druh hmoty produkujeme pri tychto koliziach ?

V raziarni minci sa z horuceho kovu lisuju drobne. Su len v urcitych
velkostiach 1 cent, 2c, 5c, 10c, 50c a 1 Euro. Podobne je to v prirode.
Priroda nas obdarila urcitymi druhmi hmoty, ekvivalentnymi presne
definovanemu mnoztvu energie, majuc urcite charakteristicke vlastnosti.
Tieto formy su analogicke casticiam, najdolezitejsie z nich pre nas
kazdodenny zivot su protony, neutrony a elektrony. Maju striktne
definovane vlastnosti, akymi su hmotnost, elektricky naboj, ako aj sposob,
akym interaguju s ostatnymi casticami. Pri zrazkach vysokoenergetickych
castic mozu vzniknut aj zriedkave exoticke castice, ktore vo vesmire
normalne nie su. Je to akoby ste mali starodavne mince, ktore nam umoznuju
unikatny pohlad do minulosti. Su vsak velmi nestabilne a rychlo sa
rozpadavaju na stabilnejsie. Niektore z nich, napr. Higgs bozony, davaju
vedcom prilezitost nahliadnut hlboko do minulosti, ovela hlbsej ako tie
mince. Studiom vlastnosti takychto castic, sa vedci snazia odhalit, tajomstva
prvych okamihov vesmiru, asi pred 13 mld rokov, hned po big bangu.

Unikatny nastroj

Large Hadron Collider ( LHC ) je casticovy urychlovac, ktory sa buduje
v CERN-e, European Organization for Nuclear Research, bude najvacsim
casticovym fyzikalnym laboratoriom. Po spusteni v roku 2007, to bude
najvykonnejsi nastroj na vyskum vlastnosti elementarnych castic, ktory bol
kedy postaveny. LHC nahradi Large Electron Positron ( LEP ) urychlovac,
bude vybudovany v tuneli dlhom 27 km, asi 100 m pod zemou. Urychli
dva nezavisle protonove luce, do energie 7 TeV, pri zrazke to bude 14 TeV.
LHC vsak nebude limitovany iba zrazkami protonov, ale mozu sa tam
skumat aj zrazky tazkych ionov, akymi su napr. iony olova, s energiou
zrazky az 1148 TeV.

Obrázok

Pohlad na LHC.

Protonove luce su najprv pripravene v uz existujucom urychlujucom
komplexe v CERN-e, potom su dopravene do LHC. Je to rad zariadeni,
ktore postupne zvysuju energiu castic, posuvajuc casticu k dalsiemu
zariadeniu, coho vysledkom je urychlenie castic na este vacsiu energiu.

Obrázok

Urychlovaci komplex CERN-u.

Aby urychlene castice s energoiu 7 TeV neopustili prstenec, dipoly LHC
musia produkovat magneticke pole s intenzitou 8.36 T, co je mozne iba
vdaka supravodivosti. Supravodivost je schopnost materialov viest
elektricky prud bez odporu a tepelnych strat, obycajne pri velmi nizkych teplotach.
Prevadzkova teplota LHC bude 300 stupnov pod beznou
izbovou teplotou, pouzivajuc najmodernejsi supravodivy magnet.
1296 supravodivych dipolov a viac ako 2500 inych magnetov bude
viest luce vnutri LHC. Su tam normalne magnety ako aj stvorpolove
supravodive smerove magnety.
5 roznych experimentov s obrovskymi detektormi bude studovat
mnozstvo kolizii. Vznikne pri tom take velke mnozstvo informacii,
ake prenesu europske telekomunikacne spolocnosti pocas jedneho dna.

Preco potrebujeme LHC ?

Pretoze nase sucasne pochopenie vesmiru je nedostatocne.

Obrázok

Teorie a objavy tisicov fyzikov v minulom storoci vytvorili pozoruhodny
obraz zakladnej struktury hmoty, nazyvany Standard Model of Particles and Forces.
Standardny model je dnes dobre otestovanou fyzikalnou teoriou,
pouzivanou na vysvetlovanie a presne predikcie obrovskeho mnozstva dejov.
Experimenty s vysokou presnostou opakovane potvrdzuju predpokladane
vysledky. Fyzici vsak vedia, ze to nie je koniec, ale zaciatok vrusujuceho
pribehu, ktory prinasa mnozstvo nezodpovedanych otazok. Jedna z nich,
ta najzlozitejsia, je, preco maju elementarne castice hmotu a preco su tak
odlisne. Je pozoruhodne, ze tomuto konceptu, tak malo rozumieme.
Odpoved mozno lezi v Standardnom modeli, v myslienke zvanej Higgsov
mechanizmus. Podla neho, je priestor vyplneny Higgsovym polom a interakciou s nim,
castice ziskavaju hmotnost. Silno interagujuce castice
su tazke, zatial co slabo interagujuce su lahke. Higgsovo pole ma najmenej
jednu novu casticu spojenu s tymto polom a to Higgs bozon. Ak tato castica
existuje, LHC ju bude schopne detegovat.

Dalsou hadankou je existencia styroch interakcii. Ked bol vesmir este mlady,
a ovela horucejsi ako dnes, mozno vsetky fungovali ako jedna. Casticovi
fyzici dufaju, ze najdu jednotnu teoriu, ktora to dokaze a zatial sa im to dari.
Dve sily, elektromagneticka a slaba, boli zjednotene do jednej teorie v roku
1970. Tato teoria bola experimentalne overena v CERN-e pred niekolkymi
rokmi a ziskala Nobelovu cenu. Ale gravitacia a silna interakcia zostavaju
stale bokom. Velmi popularna teoria na zjednotenie interakcii sa nazyva
Supersymetria alebo kratko SUSY. SUSY prepoklada, ze pre kazdu
casticu existuje supersymetricky partner. Ak je to pravda, tieto castice by
mali byt v LHC najdene.

Antihmota je dalsou hadankou. Doposial sa predpokladalo, ze antihmota
je presny odraz hmoty, cize ak zamenite hmotu za antihmotu a pozriete
do zrkadla, nevidite rozdiel. Teraz vieme, ze obraz je nedokonaly a to vedie
k nerovnovahe medzi hmotou a antihmotou. LHC bude velmi dobrym
antihmotovym zrkadlom a Standardny model podstupi skusku ohnom.
Este su tu questions the LHC should answer, ale historia ukazuje, ze
najvacsie objavy su casto nahle a neocakavane. Hoci mame mnozstvo
teorii, priroda ma pre nas este vela prekvapeni.
Jedna vec je vsak ista, LHC zmeni nas pohlad na vesmir.

Fungovanie LHC.

Aby sme urychlili dva luce castic, potrebujeme dve zariadenia.
Dva supravodive magneticke kanaly spojene v kryostate predstavuju nielen
usporu miesta ale aj 25 % nakladov oproti dvom oddelenym.
Dva prstence su naplnene protonmi, ktore dodava SPS a predurychlovac
na energiu 0.45 TeV, tie ich urychlia takmer na rychlost svetla a energiu
7 TeV.

Obrázok

Takzvane protonove luce su v skutocnosti sekvencie, stlacene skupiny
protonov volane zvazky. Kazdy z dvoch lucov v LHC je zlozeny z 2835
zvazkov, pricom kazdy zvazok obsahuje 1101 castic.
Ked sa dosiahne energia 7 TeV, luce rotuju proti sebe niekolko hodin,
a pocas tohto intervalu, castica urobi 400 milionov obehov. Pocas kazdeho
obehu je luc nasmerovany na urcene miesto, kde prebiehaju zrazky.
Po 10-tich hodinach su luce tak ochudobnene, ze zariadenie musi byt
vyprazdnene a naplnene.

Obrázok


Technicke parametre

V LHC bude energia zrazok protonov na urovni 14 TeV,
co je 10 krat viac ako v existujucich urychlovacoch. Ale energia sama osebe
nestaci. Garancia efektivneho programu vyzaduje iny velmi dolezity parameter
luminozitu. Luminosita je proporcionalne cislo k celkovemu poctu zrazok
za sekundu. V minulosti a teraz bola maximalna luminozita
L = 10^32 cm^-2.s^-1, v LHC bude L = 10^34 cm^-2.s^-1. Dosiahne sa to
napalnenim obidvoch prstencov 2835-timi zvazkami, z ktorych kazdy bude
mat 1011 castic. To kladie vysoke naroky na vykon a dizajn zariadeni.

Rusive efekty

Pocas 400 milionov otacok, vznika mnozstvo efektov, ktore rozostruju
zvazky a znizuju luminozitu. Pozrime si tie najvyznamnejsie a ich odstranovanie.

Efekt luc-luc

Ked sa zvazky krizia v strede detektora, iba mala cast castic koliduje a produkuje
pozadovane udalosti. Vsetky ostatne su odchylovane silnym
elektromagnetickym polom protichodnych zvazkov. Tieto odchylky, ktore
su silnejsie pre hustejsie zvazky, sa po kazdej otacke akumuluju a mozu
viest az k stratam castic. Tento efekt bol studovany v minulosti, kde sa
ukazalo, ze nemoze zvysovat zvazkova hustota nad urcity limit, aby mal
zvazok dostatocne dlhy zivotny cyklus. Preto LHC bude fungovat co
najblizsie pri tomto limite.

Hromadne nestability

Ked luc leti 27 km dlhou rurou, takmer rychlostou svetla, kazdy z 2835
protonovych zvazkov, nechava za sebou slabe elektromagneticke pole,
ktore rusi nasledujuce zvazky a moze viest k strate lucov. Tieto nestability
mozu byt v LHC velmi silne, kvoli velkemu lucovemu prudu, ktory je
potrebny na dosiahnutie vysokej luminozity. Ich efekt je preto minimalizovany
doslednou kontrolou elektromagnetickych vlastnosti zariadeni okolo luca
a tiez sofistikovanou spatnou vazbou.

Chaoticke pohyby

Okrem interakcie luc-luc, male rusive nelinearne komponenty z veducich
a ostriacich magnetickych poli, mozu zapricinit chaoticky pohyb, co
po viacerych otackych, moze viest k strate castice.
V LHC destabilizujuci efekt zdvorazneny pri zavadzajucej energii, pretoze
nedokonalosti su vacsie, lebo luce zaberaju vacsiu cast v cievke, ktoru
krizia.
Odstarnuje sa to dvojako. Vypocita sa Dynamic Aperture ( cast sekcie
v cievke, v ktorej castice zostavaju stabilne potrebny cas ) a dba sa na to,
aby prekrocila velkost zavadzaneho luca v bezpecnej miere.
Zatial ziadna teoria nevie s dostatocnou presnostou predpovedat, spravanie
castic v nelinearnych poliach v dostatocne dlhom case. Namiesto toho sa
pouzivaju pocitace, na zaznamenavanie trajektorie castic, krok po kroku,
cez vsetky magnety, az do miliona otacok. Vysledky su pouzite na definovanie
tolerancie, na kvalitu magnetov pocas ich dizajnu a produkcie.

Prave tu mozete pomoct. Stiahnite si CERN@home a pomozte vedcom
porazit efekt, ktory vytvaraju chaoticke pohyby.

Utlmovaci efekt

Napriek opatrnosti, zivot luca nebude nekonecny, cize zlomok castic sa
rozptyli smerom k stene prstenca a unikne. Pritom sa energia castic
premeni na teplo okoliteho materialu a to sposobi zhorsenie supravodivosti
magnetov. Utlm v ktoromkolvek z 5000 magnetov prerusi cinnost na niekolko
hodin. Aby sa tomu zabranilo, kolimacny system zachyti nestabilne castice,
predtym nez narazia na stenu rury a tak zabrani stratam, daleko od supravodivych elementov.
Aby sa navrhol efektivny kontrolny system,
technici pouzivaju pokrocily softver, na analyzu mechanickych, magnetickych
a termalnych vlastnosti.

SixTrack

Experimenty v LHC budu produkovat obrovske mnozstvo dat. Asi 15 PB
za rok. Tieto poziadavky znamenaju, ze programy na ich analyzu nemozu
bezat na jednotlivych PC. Preto CERN vedie vyvoj Grid computing, ktoreho
cielom je spojit stovky velkych vypoctovych centier, po celom svete.
Ale su aj vynimky, kde ma zmysel vyuzit verejne PC. IT v CERN-e
vyhodnocuju technologiu, ktora sa pouziva v SETI@home . Program
SixTrack, ktory simuluje castice v LHC, studuje stabilitu ich obehu,
moze byt spusteny aj na PC a potrebuje relativne malo dat.
SixTrack vyvinul Frank Schmidt, z CERN Accelerators a Beams Department,
ktory je zalozeny na programe vyvijanom v DESY, German Electron Synchrotron
in Hamburg. SixTrack produkuje vysledky, ktore su dolezite
na kontrolu stability obehu vysokoenergetickych castic v LHC. Lyn Evans,
hlava projektu LHC, povedal: '' vysledky zo SixTrack skutocne ukazuju
rozdiely, poskytujuc nam novy pohlad, na buduce fungovanie LHC''.
SixTrack simuluje 60 castic naraz, na ich ceste cez prstenec, pricom
simuluje 100 000, niekdy 1 000 000 obehov. Zda sa to vela, ale v skutocnosti
je to len 10 sekund. Ale je to dost nato, aby sa zistilo, ci luc zostane stabilny,
pocas ovela dlhsieho orbitu alebo strati kontrolu a vleti do stien.
Takato nestabilita by bola velmi vaznym problemom a viedla by k zastaveniu
a oprave zariadeni, keby sa to skutocne stalo pocas prevadzky.
Opakovanim tychto simulacii, je mozne mapovat podmienky, za ktorych
sa luc sprava stabilne.

Obrázok
Obrázok

Fazove priestorove obrazky castice na stabilnej drahe ( hore ) a nestabilnej.
Mapuju body, do ktorych sa castica vracia pri kazdom cykle. Pre stabilnu
casticu, je to limitovana cast priestoru, pre nestabilnu, body maju tendenciu
vyplnit cely priestor. V urcitom bode, castica uplne opusti orbit a luc sa
strati.


LHC@home

Od roku 2004, LHC@home siri program SixTrack, ktory podporuje zrychlenu
fyzikalnu simulaciu, stability protonovejo luca, v buducom Large Hadron
Collider ( LHC ). Od jesene 2006 sa planuje rozsirit druhy softverovy balik,
Garfield, ktory simuluje plyny vo vysokych poliach, aby sa zistilo spravanie
detektorov castic v LHC. Od r. 2004, LHC@home bezi na platformach
Windows a Linux, ale chceme ho rozsirit aj na ine platformy. ( Graficky balik
pre Linux setric obrazovky vyvinul LHC@home user, Roberto Virga, vdaka. )
Windows setric obrazovky kresli subor castic, podobnych tym, simulovanym
v programe. Ich pohyb je definovany algoritmom, ktory je nezavisly od SixTrack-u,
a tiez su plany pre verziu, ktora zobrazi aktualne skrizenie castic, ktore SixTrack simuluje.

Obrázok


Setric LHC.

V marci 2005, boli obrovske supravodive dipolove magnety nainstalovane
v tuneli LHC. Po instalacii kazdeho magnetu sa meraju jeho vlastnosti.
Ak sa odchyluju od pozadovanych, bude potrebny SixTrack, na zistenie toho,
aky vplyv budu mat tieto odchylky na funkciu zariadenia. Cim skor dostanu
vysledky technici instalujuci 1232 magnetov, tym lepsie. Mnoho udajov
musi byt spracovanych v najblizsom case, aby sa urobila analyza.
Takze mozete skutocne pomoct zapojenim sa do LHC@home.

Okrem pomoci stavat LHC, LHC@home pomaha ziskat zakladny pohlad
na silu distribuovaneho computingu. Obama , LHC@home aj CPSS, sa zistilo,
ze rozne procesory mozu niekedy produkovat markantne rozdiely. To je preto,
lebo urcite matematicke funkcie, ako exponencialna alebo tangens, rozne
zaokruhluju na roznych procesoroch. Nedostatok medzinarodnych standartov
v tejto oblasti, spolu s chatickou povahou simulacii castic v SixTrack-u, vedie
k zvacseniu aj velmi malych rozdielov, co moze viest k vyrazne odlisnym
vysledkom na roznych procesoroch. Hoci to bolo povazovane za neuspech,
tento problem bude vyrieseny pouzitim novo vyvinutych kniznic, od skupiny
Ecole Nationale Superieure v Lyone. Vysledky tiez poskytuju dolezitu informaciu pre tych,
ktori vyvijaju aplikacie pre Grid computing, pretoze tie
budu musiet bezet na roznych procesoroch.


Historia LHC@home

V roku 2003, Eric McIntosh a Andreas Wagner z CERN IT oddelenia,
zacali testovat setric obrazovky, Compact Physics Screen Saver (CPSS),
ktory spustal SixTrack na desktopoch v CERN-e. CPSS dokazal, ze je
zivotachopny pre debugovanie aplikacii pre distribuovane vypocty.
Dnes, CPSS bezi na 200 PC v CERN-e. Podstatny objav urobeny CPSS a potvrdeny
LHC@home , bol, ze rozne procesory davaju rozne vysledky.
Eric McIntosh zistil, ze to je roznym zaokruhlovanim vysledkov pri roznych
matematickych funkciach.
V januari 2004, Ben Segal a Francois Grey na IT oddeleni planovali nieco
velke na 50-te vyrocie CERN-u, co by urobilo dojem na ludi zaujimajucich
sa o LHC. Spojili sa s Davom Andersonom, riaditelom SETI@home, ktory
prave zacinal testovat novu BOINC platformu, ktoru vyvinul jeho tim.
V rovnakom case skupina danskych studentov hladala temu na ich diplomovu
pracu .To bol zaciatok LHC@home. Christian Sottrup a Jacob Pedersen
celu jar a leto tvrdo pracovali, aby SixTrack a BOINC fungovali dokopy.

Obrázok

Ludia za setricom z CERN-u. Zlava: Frank Schmidt (AB), Jukka Klem
( Helsinki Institute of Physics), Andreas Wagner (IT),Eric McIntosh (IT),
Ben Segal (IT).

Na konci leta 2004, student z Berkeley, Karl Chen, ktory spolupracoval
s Davom Andersonom, prisiel pomoct Christianovi a Jacobovi s BOINC
interfejsom. Jasenko Zivanov, student z Basel University, vyvinul grafiku
setrica obrazovky. Kalle Happonen a Markku Degerholm, dvaja finsky
studenti z Helsinki Institute of Physics technology program, urobili a pomohli
spravovat BOINC server, ked LHC@home tim presiel z alpha fazy, z 25
pocitacmi, do beta fazy, s niekolkymi skusenymi BOINC usermi, a nakoniec
v septembri, prave v case 50-teho vyrocia CERN-u, 29.9., a tiez na dnoch
otvorenych dveri v CERN-e, 16.10., 30000 ludi navstivilo CERN.
Pocas tychto mesiacov, baza uzivatelov narastla na 6000, co sa pokladalo
za maximum, ktore moze server zvladnut.
Vo februari 2005, po niekolkomesacnej pauze, LHC@home bol spusteny
znova ako mainstream servis CERN IT dept. Ignacio Reguero viedol projekt.
Spolu s Philom Defertom a Benom Segalom hladali nove aplikacie s partnermi
z High Energy Physics community. Tiez viedli openlab studentov, ktori
pracovali na virtualizacnych technikach, aby zjednodusili portovanie a ich
integraciu s Grid computingom. Studentmi boli:
Morten Siebuhr, Helen McGlone, Louise Oakes, Daniel Alvarez Gomez,
Tim Hartnack. Eric McIntosh a Frank Schmidt pracovali na distribucii
dat userom a na analyze vysledkov.
Dolezitym bol aj Werner Herr, fyzik z CERN-u, ktory sa stal userom
SixTrack-u v LHC@home. Dobrin Kaltchev z TRIUMF, z Kanady, tiez hral
klucovu rolu v organizacii a odovzdavani uloh pre LHC@home pre CERN
casticovych fyzikov. Christian Soettrup pracoval v CERN-e a pomahal
administrovat LHC@home server a message boards., od r.2005 do 2006,
a pokracoval dalej v pozicii v Niels Bohr Institute, Copenhagen University Faculty
of Science. Jukka Klem z Helsinki Institute of Physics technology programme
v CERN-e, podporuje projekt a pomaha publikovat vysledky.
Po novembri 2006, sa planuje presunut server LHC@home do Queen Mary,
University of London, s pomocou GridPP. Sarah Pearce of GridPP
bol dolezity v zaujme UK o projekt, a viest to ma Steven Lloyd
z Queen Mary.

Preco fyzici potrebuju urychlovace ?

Vedci zistili, ze vsetko vo vesmire sa sklada z maleho mnozstva stavebnych
kamenov, ktore volame elementarne castice, ktore podliehaju zakladnym
silam.

Obrázok

Niektore z tychto castic su stabilne, ako napr. elektron, a z nich sa sklada
normalna hmota. Ine, ako mi mezony, su nestabilne, a rychlo sa rozpadnu
na stabilne. A su este ine, ako Higgs bozony, existovali kratko po big bango,
ale dnes uz vo vesmire nie su.
Nesmierna koncentracia energie, ktora je dosahovana pri kolizii castic,
ako su elektrony alebo protony, v urychlovacoch, moze vytvorit podmienky,
ktore boli v rannom vesmire, a dokonca generovat castice ako su napr.
Higgs bozony, hoci iba na zlomok sekundy, predtym nez sa rozpadnu
na stabilne. Stopy tychto castic zachytavaju vedci v obrovskych detektoroch,
ktore su rozmiestnene v miestach zrazok pozdlz urychlovaca. Takmer
detektivnou pracou je vyhladavanie castic a popis ich vlastnosti. Preto studium
zrazok je ako pozeranie do minulosti, vytvarajuc prostredie pritomne
v pociatkoch nasho vesmiru.

Urychlovace: najvacsie mikroskopy

Ludia pouzivaju informaciu s odrazeneho svetla na skumanie sveta okolo
( ine zivocichy, ako delfiny si netopiere, vyzaruju a zachytavaju zvukove
vlny). V skutocnosti akekolvek vlnenie moze byt vyuzite na zistovanie
informacie o okoli. Problem s pouzitim vlnenia, aby sme zachytili okolity
svet je v tom, ze kvalita ziskaneho obrazu zavisi od vlnovej dlzky, ktoru
pouzijeme. Nase oko je prisposobene na viditelne svetlo, ktore ma vlnovu
dlzku od 0.4 do 0.8 mikrometrov. To znamena, ze nemoze byt pouzite
na ziskanie detailov, ktore su mensie ako vlnova dlzka., co nam nevadi,
lebo nepotrebujeme bezne pozerat na veci mensie ako mikrometer.
Ale vedci v CERN-e potrebuju skumat castice hmoty na subatomarnej
urovni, kde typicke dlzky su radu femtometrov ( 10^-15 m ) alebo este
menej. Na zaciatku 20-teho storocia sa zistilo, ze pohybujuce sa castice
hmoty, mozu byt tiez chapane ako vlny, ktorych vlnove dlzky mozu byt
velmi male ale energia velmi velka. Preto detaily mensie ako mikron,
mozu byt preskumane pouzitim elektronov, s dostatocne vysokou energiou.
To je princip elektronoveho mikroskopu, ktory sa okrem ineho puziva
v biologii a metalografii, aby sme videli detaily buniek ci zliatin. Ale aj ten
najpresnejsi elektronovy mikroskop nam ukaze iba rozostrene obrazy
atomov.
Pretoze vsetky castice maju vlnove vlastnosti, vedci mozu pouzit castice
s najmensimi vlnovymi dlzkami na ich pokusy. Aby sme mohli preskumat
detaily bilionkrat mensie, potrebujeme castice s energiou bilionkrat vacsou.
To znamena, cim mensie detaily chceme vidiet, tym vacsi pristroj potrebujeme
postavit.

Ako urychlovac funguje ?

Urychlovac sa sklada s vakuovej komory, obklopenej velkym mnozstvom
vakuovych pump, magnetov, RF dutinami, oddielmi vysokeho napatia a
mnozstvom elektronickych obvodov. Kazde z tychto zariadeni ma specificku funkciu.

Obrázok

Vakuova komora je kovova rura, z ktorej je vzduch neustale pumpovany prec,
aby urychlene castice nekolidovali s molekulami vzduchu.

Vo vnutri rury su castice urychlovane elektrickymi polami. To robia radio-
frekvencne dutiny, (RF). Vzdy ked nabita castica leti RF dutinou, elektricke
pole vo vnutri dutiny, nakopne casticu, t.j. cast energie radiovlny je premenena
na energiu castice a castica je urychlena. Aby sa co najefektivnejsie vyuzil
maly pocet RF dutin, dizajneri mozu prinutit luce castic, aby isli cez dutiny
niekolkokrat, tak ze zakrivia trajektoriu do uzavreteho kruhu. Preto ma velke
mnozstvo urychlovacov kruhovy podorys. Zakrivenie drahy castic, tak aby
zostali obiehat v kruhu, je obycajne dosiahnute magnetickym polom
dipolovych magnetov ( ktore maju severny a juzny pol, ako dobre zname
magnety v tvare podkovy). Tiez sa nazyvaju ohybacie magnety, pretoze
magneticka sila posobiaca na letiacu nabitu casticu je stale kolma na vektor
rychlosti, co je vyhodne na zakrivenie trajektorie. Cim je energia castice
vyssia, tym potrebujeme silnejsie magneticke pole na zakrivnie jej drahy.
Kedze magneticke pole je limitovane ( okolo 2 T pre konvencne magnety
a 10 T pre supravodive ), cim je urychlovac vykonnejsi tym vacsie magnety
potrebujeme. Dalej, okrem ohnutia luca, je potrebne ho zaostrit. Tak ako
vystrel z pusky, aj castica sa odklana od povodneho smeru, ked je dalej.
Zaostrenie luca dovoluje udrzat jeho sirku aj vysku vo vnutri vakuovej
komory. To je dosiahnute stvorpolovymi magnetmi, ktore ucinkuju
na luc nabitych castic podobne, ako sosovka na luc svetla. Tiez su zname
ako zaostrovacie magnety.

Obrázok


Pohlad na urychlovac LEP

To su zakladne sucasti, potrebne na vystavbu urychlovaca. Ak sa pozriete
na urychlovace v CERN-e, ako PS ci SPS, uvidite tam aj ine veci, ako:
ine magnety ( ktore doladuju trajektoriu )
vpustacie a vypustacie prvky ( na vstup luca do urychlovaca
resp. vystup )
meracie zariadenia ( aby mali operatori informaciu o spravani sa luca )
bezpecnostne prvky ( na zabezpecenie hladkej prevadzky )

Vsetky tieto zaraidenia su riadene a kontrolovane z riadiaceho centra, ktore
sa podoba na kontrolne centrum vesmirnych letov.
Naposledy upravil/-a Kiwi v Pi Máj 25, 2007 12:41 am, upravené celkom 1 krát.
Podstata objavu spočíva vo videní niečoho, čo videli všetci a v premýšľaní o niečom, na čo nikto nepomyslel.
Tachyum Rado Danilák Rottenkiwi

Užívateľov profilový obrázok
Hefto99
Príspevky: 745
Dátum registrácie: Ut Feb 06, 2007 12:59 am
Bydlisko: Zürich, Schweiz

Super

Príspevokod užívateľa Hefto99 » Št Máj 24, 2007 3:38 am

Super, clanok si zasluzi zaradit na hlavnu stranku (mozno po mensom preformatovani).
Keď nevieš kde si, nemôžeš zablúdiť.
Obrázok

Honza
Príspevky: 953
Dátum registrácie: Po Feb 05, 2007 8:20 pm
Bydlisko: Praha

Príspevokod užívateľa Honza » Št Máj 24, 2007 10:14 pm

Diky, moc dobre.

Užívateľov profilový obrázok
slavko.sk
Príspevky: 1603
Dátum registrácie: Po Feb 05, 2007 4:42 pm
Bydlisko: Bratislava, Slovensko
Kontaktovať užívateľa:

Príspevokod užívateľa slavko.sk » So Máj 26, 2007 10:32 pm

Juraj pisal clanok o LHC pred dvomi rokmi. Ale tento je tiez super. Ak ma MeX nepredbehne, zajtra ho dam na hlavnu stranku na stranke, clankov niekdy nie je dost a kedze som zopar napisal tak viem aka to je narocna robota.

Užívateľov profilový obrázok
MeX
Site Admin
Príspevky: 479
Dátum registrácie: Po Feb 05, 2007 3:13 pm
Bydlisko: Bratislava, Slovensko
Kontaktovať užívateľa:

Príspevokod užívateľa MeX » Po Máj 28, 2007 9:17 pm

Na prvy pohlad vyborny clanok, musim si ho precitat ale od zaciatku do konca, teraz nestiham. Ak ma niekto nejake pripomienky pls. o komentar. Skoda, ze nie je aj s diakritikou - kazdopadne vdaka za dobru pracu Kiwi.

Užívateľov profilový obrázok
Kiwi
Príspevky: 2056
Dátum registrácie: Ut Feb 13, 2007 5:18 pm
Bydlisko: Sobrance
Kontaktovať užívateľa:

Príspevokod užívateľa Kiwi » Po Máj 28, 2007 9:35 pm

Ked budem mat na klavesnicu, tak bude s diakritikou. :)
Podstata objavu spočíva vo videní niečoho, čo videli všetci a v premýšľaní o niečom, na čo nikto nepomyslel.
Tachyum Rado Danilák Rottenkiwi


Návrat na "LHC@Home"

Kto je prítomný

Užívatelia prezerajúci toto fórum: Žiadny pripojení užívatelia a 2 neregistrovaní