Ero sivun ”Large Hadron Collider” versioiden välillä

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Selaa historiaa interaktiivisesti
(Näytä kaikki arviointia odottavat muutokset)
[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Ei muokkausyhteenvetoa
Zorrobot (keskustelu | muokkaukset)
35 842 muokkausta
p Botti lisäsi: nn:Large Hadron Collider
Rivi 111: Rivi 111:
[[ja:大型ハドロン衝突型加速器]]
[[ja:大型ハドロン衝突型加速器]]
[[no:Large Hadron Collider]]
[[no:Large Hadron Collider]]
[[nn:Large Hadron Collider]]
[[pl:Wielki Zderzacz Hadronów]]
[[pl:Wielki Zderzacz Hadronów]]
[[pt:Grande Colisor de Hádrons]]
[[pt:Grande Colisor de Hádrons]]

Versio 11. syyskuuta 2008 kello 17.07

 Tämän artikkelin tai sen osan kieliasua on pyydetty parannettavaksi.
Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelin kieliasua.
Tarkennus: LHC:n käynnistys 10.9.2008 otettava huomioon
Tunneli, jossa LHC-kiihdytin sijaitsee.

Large Hadron Collider eli LHC (suom. suuri hadronitörmäytin) on CERNissä valmisteilla oleva maailman suurin hiukkaskiihdytin ja hadronien törmäytin, joka käynnistettiin 10. syyskuuta 2008.[1] Toistaiseksi varsinaisia törmäytyskokeita ei ole suoritettu, mutta hiukkassäde on saatu onnistuneesti kierrätettyä laitteen läpi.

Koelaitteisto rakennettiin 27 kilometrin mittaiseen tunneliin sadan metrin syvyyteen Sveitsin ja Ranskan rajalle, jossa aikaisemmin oli LEP-törmäytin (Large Electron Positron). Toisin kuin LEP-törmäytin, jossa törmäytettiin elektroneja ja positroneja, LHC törmäyttää protoneita. Liike-energiaa kullakin protonilla on 7 TeV eli yhteensä kahden protonin törmäyksen energia on 14 TeV. LHC:tä voidaan käyttää myös raskaiden ionien kuten lyijyn törmäyttämiseen. Törmäysenergia on tällöin 1 150 TeV.[2]

LHC:llä on tarkoitus selvittää aineen rakenteen peruskysymyksiä kuten mikä on kaiken aineen, materian alkuperä ja kuinka maailmankaikkeus syntyi. Tutkijat odottavat kokeelta paljon, sillä sitä on kansainvälisin voimin rakennettu ja valmisteltu 20 vuotta. Päätavoitteisiin kuuluu muun muassa alkeishiukkasten massan selittävän Higgsin bosonin löytäminen.[3]

Historia

LHC-kiihdyttimen piti alun perin valmistua vuonna 2005, mutta hanke viivästyi. Hankkeen valmistuminen lykkääntyi edelleen yhden magneetin tukirakenteiden murruttua testeissä keväällä 2007. Tukirakenteet valmistettiin Fermilabissa.[4]

Rakenne

Kiihdytinputken rakenne.

LHC:n pääkiihdytin sijaitsee ympyrän muotoisessa tunnelissa, jonka piiri on 26 659 metriä. Tunneli on 50 – 150 metrin syvyydessä maan sisällä. Tunnelin poikkileikkaus on halkaisijaltaan 3,8 metriä. Tunneli ylittää Ranskan ja Sveitsin rajan neljästi mutta sijaitsee pääosin Ranskan puolella. Tunnelissa ollut aiempi LEP-törmäytin purettiin LHC:n tieltä. Maanalaisen laitteiston lisäksi LHC:en kuuluu maanpinnalla olevia laitteistoja kuten kompressorit, ilmanvaihtolaitteistot, ohjauselektroniikka ja jäähdytyslaitteistot.

Törmäytintunnelissa olevan putken sisässä on kaksi suprajohtavien sähkömagneettien ympäröimää putkea, joissa hiukkaset kulkevat vastakkaisiin suuntiin. Magneetteja jäähdytetään nestemäisellä heliumilla. Neljässä pisteessä on magneetit, joilla voidaan törmäyttää protonisäteet toisiinsa.

Protoneilla on kullakin 7 TeV energia, jolloin törmäysenergia on 14 TeV. Protonin kiertoaika putkessa on noin 90 mikrosekuntia.

LHC:n hiukkaskiihdyttimet ja koeasemat

Ennen pääkiihdyttimeen vientiä hiukkasia kiihdytetään useissa pienemmissä kiihdyttimissä. Ensimmäisessä lineaarikiihdytin Linac2:ssa päästään 50 MeV:n energiaan. Seuraavassa Proton Synchrotron Boosterissa (PSB) päästään jo 1,4 GeV:iin. Proton Synchrotronin (PS) jälkeen energia on 26 GeV. Super Proton Synchrotronissa (SPS) energia nousee 450 GeV:iin. Super Proton Synchrotronista protoneita ohjataan varsinaiseen LHC:hen molempiin suuntiin.

LHC:llä voidaan törmäyttää myös raskaita ioneja kuten lyijyioneja (Pb). Tällöin törmäysenergia on 1 150 TeV. Ioneja kiihdytetään ensimmäiseksi lineaarikiihdytin Linac 3:lla. Low-Energy Injector Ringiä (LEIR) käytetään ionivarastona ja jäähdytysyksikkönä. Ioneja kiihdytetään lisää Proton Synchrotronilla (PS) ja Super Proton Synchrotronilla (SPS).

LHC:n putkien risteyskohtiin rakennetaan kuusi hiukkasilmaisinta. ATLAS ja CMS ovat suuria "yleiskäyttöisiä" hiukkasilmaisimia. Myös ALICE on suuri hiukkasilmaisin mutta se on tarkoitettu etsimään kvarkki-gluoniplasmaa raskaiden ionien sekaisista jäänteistä. Loput kolme LHCb, TOTEM ja LHCf ovat pienempiä ja erikoistuneempia.

Käynnissä olevan LHC:N magneetteihin on varautunut 10 GJ energiaa ja säteeseen 725 MJ. Vastaavat määrät TNT:ä ovat 2500 kg ja 157 kg.

Kokeet

LHC:n rakenteilla oleva Atlas-koeasema

LHC:hen tulee kuusi hiukkasilmaisinta, jotka tuottavat kokeiden datan. Näiden hiukkasilmaisinten tai kokeiden nimet ovat:

LHC-kiihdyttimessä tutkittavia ongelmia

LHC on suurin yksittäinen hiukkasfysiikan koe, ja sillä toivotaan saatavan vastauksia moniin keskeisiin kysymyksiin kuten:

Teoreettisia uhkakuvia

Teoreettisesti törmäyttimen on mahdollista aiheuttaa erilaisia onnettomuuksia, mutta näiden tapahtumistodennäköisyys on arvioiden mukaan erittäin pieni, suorastaan infinitesimaalinen.

Esitettyjä vaaroja ovat:

Mikäli mustia aukkoja syntyisi, ne haihtuisivat lähes välittömästi Hawkingin säteilyllä ja olisivat siten harmittomia.[9] Hawkingin säteily on tosin vielä varmistamaton ilmiö. Vahvin kokeellinen argumentti törmäytysten turvallisuuden puolesta on kosmisen säteilyn suurienergisten hiukkasten törmäykset taivaankappaleisiin, kuten Maahan. Nämä parhaimmillaan 20 miljoonaa kertaa LHC:ssä saavutettavia 1,4×1013 eV:n energiatasoja suuremmatkaan törmäykset eivät ole aiheuttaneet vaarallisia ilmiöitä.[10]

CERN tutki mahdollisuuksia vaarallisten kohteiden syntymiselle ja totesi, ettei ole "mitään ajateltavissa olevaa vaaraa".[11] Muiden muassa Lifeboat Foundation on kuitenkin käsitellyt aihetta.[12]

Katso myös

Viitteet

  1. ↑ Meriläinen, Minna: Kaikki valmiina fysiikan huimimpaan suurkokeeseen 10.9. 29.8.2008. Helsingin yliopisto. Viitattu 29.8.2008.
  2. ↑ What is the LHC? CERN. Viitattu 30.11.2007.
  3. ↑ Meriläinen, Minna: Kaikki valmiina fysiikan huimimpaan suurkokeeseen 10.9. 29.8.2008. Helsingin yliopisto. Viitattu 29.8.2008.
  4. ↑ Fermilab 'Dumbfounded' by Fiasco That Broke Magnet 4.7.2007. photonics.com. Viitattu 7.9.2008.
  5. ↑ Dimopoulos, S. and Landsberg, G. Black Holes at the Large Hadron Collider. Phys. Rev. Lett. 87 (2001).
  6. ↑ http://http://www.iop.org/EJ/abstract/0954-3899/35/11/115004/
  7. ↑ http://http://www.iop.org/EJ/abstract/0954-3899/35/11/115004/
  8. ↑ http://http://www.iop.org/EJ/abstract/0954-3899/35/11/115004/
  9. ↑ Phillip F. Schewe ja Ben Stein: American Institute of Physics Bulletin of Physics News, 26. syyskuuta 2001, nro 558. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  10. ↑ Kosmisen säteilyn yksittäisen hiukkasen suurin havaittu energia on 3,2*1020. Tämä on yli 20 miljoonaa kertaa suurempi kuin 1,4*1013, mikä saavutetaan vastaavalla hiukkasella, protonilla, LHC:ssä.
    The Highest Energy Particle Ever Recorded (kosmisen säteilyn hiukkasen energia): http://www.cosmic-ray.org/reading/flyseye.html#SEC10
  11. ↑ Blaizot, J.-P. ja muut: Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC:Report of the LHC safety study group doc.cern.ch. Viitattu 22.7.2007. (englanniksi)
  12. ↑ Lifeboat Foundation ParticleAcceleratorShield lifeboat.com. Viitattu 22.7.2007. (englanniksi)

Aiheesta muualla

Commons
Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Large Hadron Collider.

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Large_Hadron_Collider&oldid=5438852”