WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-09-24T03:13:50Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[Datoteka:Location Large Hadron Collider.PNG|mini|desno|250px|Zemljovid s LHC-ovim položajem u CERNU.]]
'''Veliki hadronski sudarivač''' ili '''supersudarivač''' (engl. ''Large Hadron Collider'', LHC) je najveći svjetski [[akcelerator čestica]]. Očekuje se da će se njime razriješiti temeljna pitanja [[Fizika|fizike]], te unaprijediti ljudsko znanje o zakonima prirode.

LHC se nalazi u kružnom [[tunel]]u dugačkome 27 km koji se nalazi 175 metara ispod francusko-švicarske granice u blizini [[Ženeva|Ženeve]], [[Švicarska]]. Akcelerator je namijenjen za sudaranje usmjerenih čestica [[proton]]a pri energiji od 7 [[Elektronvolt|elektronvolta]] (1,2 mikrodžula) po čestici ili jezgri [[Olovo (element)|olova]] pri energiji od 574 TeV(92 μJ) po jezgri. Termin [[Hadroni|hadron]] se odnosi na čestice sastavljene od više [[Kvark|kvark čestica]].

LHC je izgradio [[CERN]] s namjerom testiranja različitih predviđanja [[Fizika elementarnih čestica|fizike elementarnih čestica]] uključujući teorijsko postojanje [[Higgsov bozon|Higgsova bozona]]. Osnovan je i izgrađen u suradnji s više od 10 000 znanstvenika i inženjera iz preko 100 država kao i sa stotinama instituta i laboratorija.

Dana 10. rujna 2008., prva zraka protona uspješno je prošla čitavim glavnim prstenom, ali devet dana poslije sve je zaustavljeno zbog ozbiljnog kvara. Dana 20. studenog 2009. nova zraka protona je uspješno prošla kroz sudarivač te je tri dana kasnije zabilježen sudar protona pri energiji od 450 GeV po zraci. Nakon gašenja u zimi 2009., ponovno je pokrenut te su zrake puštene pri energiji od 3,5 TeV. Dne 30. ožujka 2010., dogodio se prvi planirani [[Sudar|sudar]] dviju zraka protona od kojih je svaka bila energije 3,5 TeV. Tada je postignut svjetski rekord ljudski napravljenog sudara čestica najveće energije.
[[Datoteka:CERN_LHC_Tunnel.JPG|mini|desno|250px|Tunel LHC-a]]
[[Datoteka:CERN akceleratori.png|desno|mini|250px|[[Akcelerator čestica]] i objedinjavanje prethodnih razvojnih koraka u akceleratorskom kompleksu supersudarivača LHC (Veliki hadronski sudarivač), u [[CERN]]-u kraj Ženeve. [[Proton]]i, [[ion]]i, [[elektron]]i i [[pozitron]]i početno se ubrzavaju u [[linearni akcelerator|linearnim akceleratorima]] (LINAC), zatim u starom protonskom [[sinkrotron]]u iz 1959. (PS), odnosno u elektronskom sinkrotronu (BOOSTER). Sljedeći je korak ubrzavanje u prstenu supersinkrotrona (SPS) i konačno upućivanje u golemi prsten LEP/LHC na daljnje [[Ubrzanje|ubrzavanje]].]]
[[Datoteka:LHC.svg|mini|desno|250px|Na prstenu LHC-a postavljena su četiri detektora. Dva su općenite namjene, [[kompaktni mionski solenoid]] ili CMS, i ATLAS (engl. ''A Toroidal LHC Apparatus''), zatim detektor namijenjen za fiziku b kvarkova, LHCb (engl. ''Large Hadron Collider beauty'') i detektor za fiziku teških iona, ALICE (engl. ''A Large Ion Collider Experiment'').]]
[[Datoteka:LHC quadrupole magnets.jpg|mini|desno|250px|Supravodljivi četveropolni magneti se koriste za usmjeravanje elementarnih čestica do 4 mjesta sudara, gdje se događaju sudari proton – proton .]]
[[Datoteka:Construction of LHC at CERN.jpg|mini|desno|250px|Kompaktni mionski solenoid (CMS) detektor za veliki hadronski sudarivač (LHC).]]

==Svrha==
[[Fizičar|Fizičari]] se nadaju da će LHC pomoći u rješavanju većine temeljnih pitanja fizike: pitanja u vezi osnovnih zakona međudjelovanja i sila između [[Elementarna čestica|elemantarnih tijela]], strukture vremena i prostora, posebice u vezi križanja [[Kvantna mehanika|kvantne mehanike]] i [[Opća teorija relativnosti|opće relativnosti]] gdje su trenutačne teorije i potpuno znanje nerazumljive i neslagajuće. Ova pitanja uključuju barem:
*Je li Higgsov mehanizam za stvaranje masa [[Elementarna čestica|elemantarnih čestica]] električki slabim slomom simetrije zbilja ostvaren u prirodi? Očekuje se da će sudarivač dokazati ili isključiti postojanje [[Higgsov bozon|Higgsova bozona]], te tako dopuniti ili u potpunosti oboriti [[Standardni model]].
*Je li [[supersimetrija]] produžetak [[Standardni model|standardnog modela]] i [[Poincaréova simetrija|Poincaréove simetrije]], ostvarena u prirodi te time pokazuje da sve poznate čestice imaju simetričnog [[Superpartner|superpartnera]]?
*Postoje li dodatne dimenzije kako predviđaju različiti modeli nadahnuti teorijom struna, i možemo li ih očitati?
*Koje su svojstva [[Tamna tvar|tamne tvari]] koja čini 23% [[Svemir|Svemira]]?

==Način rada==
LHC će omogućiti [[proton]] – proton sudare na [[energija|energiji]] [[Centar masa|centra mase]] 14 [[Elektronvolt|TeV]]. Protoni nisu [[Elementarna čestica|elementarne čestice]], pa će energija sudara njihovih sastavnih dijelova ([[kvark]]ova i [[gluon]]a) biti nešto manja, ali još uvijek u području TeV-a, što je za red veličine više nego za CERN-ov ''Large Electron Positron'' (LEP) ili Fermilabov ''Tevatron sudarivač''. [[Nuklearni udarni presjek|Nuklearni udarni presjeci]] na LHC za zanimljive procese su najmanje 10 puta veći nego na Tevatronu. Predviđeni udarni presjeci za produkciju [[Higgsov bozon|Higgsovog bozona]] su, međutim, i dalje nekoliko redova veličina manji nego za pozadinske procese, što traženje ovog bozona čini vrlo izazovnim.

Na LHC-u će se također sudarati i teški [[ion]]i ([[Olovo (element)|olova]]), s energijom u centru mase većom od 1,150 TeV, što je 30 puta veća energija nego trenutno na RHIC-u (engl. ''Relativistic Heavy Ion Collider''), u Brookhaven National Labaratory u SAD-u. LHC će biti vrelo zanimljive fizike zbog visoke energije koju će dosegnuti, a koja je na mogućim granicama valjanosti [[Standardni model|Standardnog modela]]. Primarni cilj je traženje mehanizma odgovornog za lomljenje simetrije u elektroslabom području. Druga zanimljiva pitanja su potraga za supersimetričnim česticama, testovi Standardnog modela, CP narušenje i potraga za kvark-gluon [[plazma|plazmom]].

LHC je izgrađen u 26,7 [[metar|km]] dugom tunelu koji se prethodno koristio za LEP eksperiment. Protoni će se ubrzavati u nekoliko koraka korištenjem CERN-ovog kompleksa ubrzivača. Kako bi se moglo ubrzavati [[Elementarna čestica|čestice]] u [[Akcelerator čestica|sinkrotronskom akceleratoru]] do vrlo visokih energija, poput onih na LHC-u, potrebni su vrlo jaki [[magnet]]i i složeni sustav ubrzavanja. LHC koristi najnaprednije [[Supravodljivost|supravodljive]] magnete i ubrzivačke tehnike.

Dva važna parametra, koji određuju eksperimentalne uvjete u točkama sudara gdje su smješteni [[Poluvodički detektor (radioaktivnost)|detektori]], su visoki [[luminozitet]] i kratko vrijeme između sudara paketa. U početnom razdoblju, LHC će raditi luminozitetom 1033 cm−2s−1, a kasnije nazivnim luminozitetom od 1034 cm−2s−1. Tijekom jedne kalendarske godine, prosječno vrijeme rada LHC-a na visokom luminozitetu procjenjeno je na oko 100 dana (107 [[sekunda|s]]).

[[Nuklearni udarni presjek]] za neelastične proton - proton sudare na LHC je σneel = 60 [[Barn|mb]], dok se za totalni udarni presjek očekuje σtot = 100 mb. To znači da će biti oko 20 proton - proton sudara po sudaru paketa, što će rezultirati velikom množinom tragova nabijenih i neutralnih čestica. Spomenuta činjenica, zajedno s kratkim intervalom između sudara od 25 ns postavlja sljedeće kriterije na konstrukciju eksperimenata:
* finu zrnatost kako bi se razlučilo veliko mnoštvo čestica,
* brzi odgovor detektora kako bi se izbjeglo nagomilavanje signala (engl. ''signal pile-up''),
* brzi i učinkovit sustav za okidanje i sakupljanje podataka,
* veliku radijacijsku otpornost komponenti detektora, posebno u prednjim dijelovima.
Na prstenu ubrzivača postavljena su četiri detektora. Dva su općenite namjene, [[kompaktni mionski solenoid]] ili '''CMS''', i '''ATLAS''' ([[Engleski jezik|engl]]. ''A Toroidal LHC Apparatus''), zatim detektor namijenjen za fiziku b kvarkova, '''LHCb''' (engl. ''Large Hadron Collider beauty'') i detektor za fiziku teških iona, '''ALICE''' (engl. ''A Large Ion Collider Experiment'').

===Kompaktni mionski solenoid ili CMS===
{{Glavni|Kompaktni mionski solenoid}}

Kompaktni mionski solenoid ili CMS (engl. ''Compact Muon Solenoid'') projektiran je kako bi omogućio otkrivanje i proučavanje prvenstveno Higgsovog sektora [[Standardni model|Standardnog modela]]. Ustvari, on ima za cilj, kao i Veliki hadronski sudarivač ili LHC, odgovoriti na jedno od glavnih pitanja moderne [[Fizika elementarnih čestica|fizike elementarnih čestica]]: pitanje o porijeklu spontanog lomljenja simetrije u Standardnom modelu. Vidljiva posljedica tog modela bila bi skalarna čestica — [[Higgsov bozon]], ili, u slučaju da Standardni model nije potpuni opis prirode, mnoštvo novih čestica kao: nekoliko Higgsovih bozona, supersimetrične čestice, novi [[Baždarni bozoni|baždarni bozoni]], tehnikolor stanja ili leptokvarkovi. <ref> [http://www.phy.hr/~planinic/diplomski/rplestina.pdf] "Potencijal CMS detektora za potragu za Higgsovim bozonom kroz kanal raspada", Roko Pleština, diplomski rad, Prirodoslovno-matematički fakultet, 2008.</ref>

Za precizno mjerenje [[Količina gibanja|količine gibanja]] nabijenih čestica potrebno je jako [[magnetsko polje]], što povlači korištenje [[Supravodljivost|supravodljive tehnologije]]. Srce detektora čini supravodljivi solenoid, koji je 13 [[metar|m]] dugačak, unutrašnjeg promjera 6 m i jakosti polja 4 [[Tesla|T]]. Povratno vanjsko magnetsko polje dovoljno je da zasiti sloj od 1,5 m [[željezo|željeza]], u kojem su integrirana četiri sloja [[mion]]skih stanica. Svaka mionska stanica sastoji se od nekoliko slojeva [[aluminij]]skih driftnih cijevčica ili DT (eng. ''drift tubes''), u središnjem dijelu (eng. ''barrel region''), te komora s katodnim trakama ili CSC (eng. ''cathode strip chambers'') i komora s otpornim pločama ili RPC (eng. ''resistive plate chambers'') u prednjem dijelu (eng. ''endcap region'').

Unutarnji detektor tragova i kalorimetrijska oprema smješteni su u šupljinu supravodljivog magneta duljine 5,8 m i promjera 2,6 m. Višestrukost tragova u uvjetima eksperimenta će biti jako velika, pa je vrlo važna visoka [[razlučivost]] i preciznost, zbog čega detektor tragova ima 10 slojeva [[Poluvodički detektor (radioaktivnost)|silicijevih detektora]] s mikrotrakama (eng. ''silicon microstrip detector''). Detektor takoder ima 3 sloja silicijskih piksel detektora, koji su smješteni neposredno oko točke interakcije, kako bi se omogućilo precizno mjerenje parametra raspršenja ili IP (eng. ''impact parameter'') za tragove nabijenih čestica, te pozicija sekundarnog vrha (eng. ''secondary vertex'').

Elektromagnetski kalorimetar ili ECAL (engl. ''electromagnetic calorimeter'') sadrži [[kristal]]e olovnog volframata (PbWO4). [[Scintilator|Scintilirajuće]] svijetlo detektira se [[silicij]]evim lavinskim [[fotodioda]]ma ili APD (eng. ''silicon avalanche photodiode'') u središnjem dijelu, te s vakuumskim fototriodama ili VPT (eng. ''vacuum phototriode'') u prednjem dijelu. Sustav za odbijanje dogadaja s π0 česticama smješten je ispred ECAL-a, na prednjem dijelu.

== Izvori ==
{{izvori}}

==Unutarnje poveznice==
* [[akcelerator čestica]]
* [[CERN]]

[[Kategorija:Nuklearna fizika]]
[[Kategorija:Fizika elementarnih čestica]]
[[Kategorija:Znanost i tehnologija u Švicarskoj]]
[[Kategorija:Građevine u Švicarskoj]]

Veliki hadronski sudarivač - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica