Рубрики
Бoльшoй aдрoнный кoллaйдeр являeтся сaмым бoльшим ускoритeлeм чaстиц в мирe. И стoит ли стрoить дaжe прoстo для экспeримeнтoв, чтo в нaстoящee врeмя нa нeм прoвoдятся. Тeм нe мeнee, экспeримeнты дoстигли тaкиx мaсштaбoв, чтo физикa нe мoжeт пoстрoить сaмoстoятeльнo. В этoм им пoмoгaют квaлифицирoвaнныe инжeнeры. Хотите узнать, как физики и инженеры работают над обновлением ТАНК и создание преемника знаменитого ускорителя частиц?
Вне НАС — здания из стекла и бетона напрямую с 1960-х годов. Это часто называется вид будущего, который считал, что люди 50 лет назад. Кафе не отличается от других во всем мире, если вы не найдете больше нигде так много лауреатов Нобелевской премии. Но реальная работа кипит под поверхностью. Тоннель, в котором расположен БАК, длинной 27 километров, как и кольцевая линия лондонского метрополитена (длина московской кольцевой линии метро — в 19,4 км). Но если более глубокая линия Лондон находится на глубине 60 метров, БАК заложили на глубине 175 метров. В этот туннель собрали оборудование на 50 000 тонн — как ты Эйфелевых башен.
БАК работает, толкая двух пучков частиц чрезвычайно высокой энергии, путешествуют по кругу почти до скорости света до столкновения. Эти частицы представлены протоны — положительно заряженные частицы, которые входят в состав ядра атома вместе с нейтронами, которые притягиваются к отрицательно заряженной пластины. Металла камеры — «полость радиочастоты» — содержат сильные электромагнитные поля, которые используются для ускорения протонов.
БАК расположен самый мощный в мире магнит ускоритель и самый большой в мире систему сверхпроводящих 10 000 сверхпроводящих магнитов. При низкой температуре их провода имеют нулевое электрическое сопротивление, и, следовательно, могут создавать интенсивные магнитные поля. БАК также служит сильным течением с максимальной точностью и бросает пучки протонов на энергии 13 Тэв. Для того, чтобы построить ускоритель типа БАК, мы должны электротехники, инженеров-электронщиков, инженеров-механиков и инженеров с широким спектром специализации, в том числе радиочастотная система ускорения, криогенная техника, контроль, пробивать туннели и механической стабильности.
Энергии, запасенной в каждой пачке, примерно равна силе реактивный самолет airbus, на ходу, на скорости взлета, и может смешать 12 тонн меди. Используемые материалы должны быть в состоянии принять этот удар и требуют инженеров, которые будут испытывать их и системы управления, так, что луч не направил всю свою энергию в одном месте. Энергетический менеджмент-это также сложная задача — ТАНК требует 120 Мвт, что составляет 10% от баланса энергии в Женеве и на 50% из крупнейших электростанций на северо-западе Англии.
Рискованно
Во время работы машины слишком радиоактивной внутри, чтобы вы могли быть люди. Излучение родился, когда протоны взаимодействуют с ядрами окружающего материала или газа. Но каждые несколько лет, БАК выключен в течение длительного времени, чтобы инженеры смогли установить новые компоненты. На поверхности вход в ускоритель напоминает строительную площадку, и шлемы носить обязательно. Риски очень — протоны сталкиваются со стенками и дать высокий уровень радиации, душ частиц, высокое напряжение, в ограниченном пространстве блуждают холодные криогенные газы, с потолка падают тяжелые предметы, и в целом в туннеле, глубоко под поверхностью не является само по себе.
Придется ждать, пока лифт толкает в глубину. Детекторы само по себе, достаточно большие, но когда подходишь и видишь всю эту мелкую электронику, упакованная в каждый квадратный сантиметр трех этажах детектора, только тогда вы понимаете масштаб участвуют инженерии. То же самое верно для нас туннель.
Много инженерской работа проводится не в туннеле ЦЕРНА, и в лаборатории для испытаний и сборки домов. Университет Lancaster участвовать в испытании ускорителей полости БАКА. Мощные усилители вч (как большие мобильные телефоны) влияют на полость, чтобы проверить, если это выдержать массивные электрические поля, которые возникают в ускорителе частиц. Из-за радиации в процессе в процессе в комнате, полной компьютеров и электроники. Сами полости чувствительны к пыли и грязи, по которым может возникнуть ошибка. Затем очищаются так с чистой водой, который может быть лизать пол. Для очистки поверхностного слоя также используется смесь кислот, в основе чрезвычайно сильной плавиковой кислоты.
«Часто эти испытания проводятся непрерывно, так что один из нас — Грэм — осуществляет 24 часа в бетонной комнате без окон, глядя на экран», — говорит один из сотрудников ЦЕРНА. «Но если ты знаешь, что происходит на экране и что означает каждый всплеск, не так скучно».
ЦЕРН производит ряд специальных компонентов, поэтому с огромными машинами для сварки и резки, для которого работают лучшие специалисты в мире.
В настоящее время инженеры работают с физиками, которые строят преемником ТАНКА, который будет на 100 км в окружности. Но прежде, чем БАК будет обновляться для того, чтобы обрабатывать в десять раз больше столкновений и позволит физикам быстрее, обнаружение новых частиц.
Как армия инженеров, БАКА, борющихся с нехваткой часов сна и загрязнения
Илья Хель