konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Bardzo ciekawy wywiad z profesorem :)


O wyzwaniach i nadziejach fizyków, związanych z planowanym na lato tego roku uruchomieniem Wielkiego Zderzacza Hadronów - LHC (ang. Large Hadron Collider), mówi w wywiadzie dla PAP prof. Marek Demiański z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego.

PAP: Skąd wziął się pomysł, żeby do badań w fizyce używać akceleratorów?

Marek Demiański: Trzeba zacząć od filozoficznego tła. Nas w naturalny sposób, kiedy już poznamy to co jest wokół, interesuje co jest dalej, czyli niebo, gwiazdy, kosmos i daleka nieskończoność. Z drugiej strony interesuje nas to co jest bardzo małe. Jak już poznamy to z czym mamy do czynienia na co dzień, to chcielibyśmy wiedzieć z czego to jest zbudowane, z czego to się składa, jak daleko w tę małość można wniknąć. Zarówno w jednym, jak i w drugim przypadku trafiamy na ogromne niespodzianki i wielkie zagadki, które są otwarte do dzisiaj. To badanie małego, czy też coraz mniejszego zaczęło się od alchemii. Ludzie zauważyli, że można zmieniać właściwości materii przez mieszanie różnych substancji, podgrzewanie i rozmaite alchemiczne tricki. Z tego wyrosła chemia. Później, przyglądając się temu, jak te zmiany następują, doszli do wniosku, że istotą tego wszystkiego jest manipulowanie atomami. A potem, jak zaczęły się odkrywać możliwości rzeczywiście wnikania do tego co to jest atom, okazało się, że sam atom ma skomplikowaną strukturę. Odkryto, że ma on tę otoczkę elektronową, a w środku siedzi ciężkie i skomplikowane jądro.To było ok. sto lat temu. Owo odkrycie pozwoliło na znalezienie tych pierwszych cząstek, które teraz tak namiętnie badamy, mianowicie elektronów oraz protonów i neutronów. W ten sposób odkryto elementarne składniki, z których zbudowane jest wszystko, co się wokół nas znajduje. Ale żeby tego dokonać, żeby móc zaglądać do wnętrza tych skomplikowanych układów jakimi są atomy, trzeba było nauczyć się przyspieszać cząstki do odpowiednio dużych energii. W ten sposób było możliwe penetrowanie atomów i poznawanie ich struktury.

PAP: Jak wyglądały początki tych badań?

MD: Na początku pomagała nam natura. W tym sensie, że istnieją pierwiastki promieniotwórcze, które w naturalny sposób w procesach przemian emitują elektrony i cząstki alfa, czyli jądra helu. To było na początku główne źródło takich wysokoenergetycznych cząstek. Nie trzeba było budować jeszcze żadnych urządzeń do tego, żeby te cząstki przyspieszać. Wystarczyło znaleźć te odpowiednie, powstające w naturalny sposób źródła. Potem powoli zaczęto się zastanawiać nad tym jak można by w sposób sztuczny uzyskiwać takie strumienie wysokoenergetycznych cząstek. Zaczęło się od takich prostych doświadczeń. Pierwsze urządzenia do przyspieszania cząstek przypominały używane dzisiaj jarzeniówki rurowe. Do takiej rury dołączone były po prostu dwie elektrody, do których przykładano różnicę potencjału. W ten sposób cząstki naładowane, które są w powietrzu wszędzie, były przyspieszane, powodując różnego rodzaju ciekawe efekty. Sam pamiętam, że jeszcze w szkole średniej mój nauczyciel fizyki dał mi klucz do pracowni fizycznej. Mogłem tam po lekcjach chodzić i robić różnego rodzaju doświadczenia. Także te doświadczenia z przyspieszaniem cząstek. Brałem taką rurę, w której coś tam było, nawet dokładnie nie wiedziałem co, przykładałem napięcie, i zaczynały się pojawiać takie kolorowe fale, rozchodzące się w tej rurze. Później te fale zaczynały się rwać i grupować w takie krążki, również kolorowe. A przy jeszcze większej różnicy potencjału zaczynało nawet świecić szkło. To były zjawiska związane z oddziaływaniem tych przyspieszanych cząstek z gazem, który się tam w środku znajdował. Oczywiście, kiedy fizycy poznali lepiej to zjawisko i wymyślili jak tym można manipulować, zaczęły się bardziej ukierunkowane badania. Zaczęto zastanawiać się jak można przyspieszać te cząstki do jeszcze większych energii.

PAP: Dlaczego cząstki o większej energii są potrzebne do badań?

MD: Te cząstki, które nas interesują są bardzo malutkie i niewyobrażalnie lekkie. Oprócz tego posiadają ładunek elektryczny, czyli albo się przyciągają, albo odpychają. Po to, żeby je zbliżyć jedne do drugich, w szczególności w tych sytuacjach, kiedy mamy do czynienia z cząstkami mającymi ładunek tego samego znaku, trzeba było im dostarczyć energii. Najpierw elektrony. Po to, żeby zobaczyć jak wygląda struktura atomu, trzeba było zmusić elektron do zbliżenia się do innych elektronów otaczających jądro atomowe. To była główna przyczyna, dlaczego zaczęto zastanawiać się nad różnymi metodami przyspieszania cząstek.

PAP: Jak wyglądało doświadczenie, które pozwoliło naukowcom poznać strukturę atomu?

MD: Wyobrażano sobie, że atom to obszar przestrzeni, w którym ładunki dodatnie i ujemne są przemieszane, razem tworząc strukturę obojętną. Tymczasem okazało się, że to jest bardzo subtelna i złożona struktura, że na zewnątrz jest otoczka złożona z chmury elektronów, natomiast praktycznie cała masa atomu i cały dodatni ładunek skoncentrowany jest w środku. Wyobraźmy sobie, że mamy to centralne dodatnie jądro, które jest otoczone chmurą elektronów mniej więcej sferycznie symetryczną i strzelamy w to elektronem. Jeżeli ten elektron ma niewielką energię, to zostanie odepchnięty od tej chmury elektronowej i zajrzeć do środka się nie da. Po to, żeby tam zajrzeć, trzeba ten elektron przyspieszyć do odpowiednio dużej energii i dopiero wtedy, kiedy on przeniknie przez tą elektronową powłokę, to można zacząć penetrować tę strukturę.

PAP: Ale przecież w elektronie nie ma kamery, która pozwoli nam zobaczyć wnętrze atomu. W jaki sposób dociera do nas informacja o tym, co on tam zastanie?

MD: Ten elektron wybiegnie z drugiej strony. Trzeba obserwować, jak będzie się zachowywał po przejściu przez atom. Początkowo wyobrażano to sobie jak intensywny strumień wody, który można puścić niemalże poziomo. Oczekiwano, że wiązka elektronów po prostu przebije atom i wyleci z drugiej strony. Zaczęto badać w jakim kierunku wylatują elektrony, które już wniknęły tam do środka. Okazało się, że one wylatują pod różnymi kątami. Analizując to, jak one wylatują, odkryto jak zbudowany jest atom. Doświadczenia pokazywały, że elektron przyspiesza jeszcze w polu znajdującym się wewnątrz atomu i dopiero wylatuje. To wskazywało na to, że znajduje się tam masywne jądro o dodatnim ładunku.

PAP: Czy współczesne doświadczenia opierają się na podobnej zasadzie, tylko są po prostu bardziej skomplikowane?

MD: Opierają się na bardzo podobnej zasadzie, tylko są bardziej złożone. Złożone dlatego, że teraz interesuje nas nie tylko struktura jądra atomu. Nas interesuje struktura znacznie mniejszych cząstek. Dzięki takim badaniom, jak właśnie to rozpraszanie elektronów, okazało się, że dodatni ładunek w protonie także nie jest równomiernie rozmieszczony, jak to sobie wcześniej wyobrażano. Kiedy nauczono się przyspieszać elektrony do tak wysokich energii, że mogły one wnikać prawie że do wnętrza protonu, okazało się, że ten ładunek wcale nie jest rozłożony równomiernie, ale że tam w środku jest on skoncentrowany w trzech miejscach. Podobnie jest w neutronie, który jak się na niego patrzy z zewnątrz jest elektrycznie obojętny, jednak w środku można znaleźć miejsca skupienia ładunków dodatnich i ujemnych. To był kolejny, niezwykle istotny, fascynujący krok - poznanie wewnętrznej struktury protonów i neutronów. Wbrew temu, co fizycy sądzili przez pięćdziesiąt lat, okazało się, ze protony i neutrony są zbudowane z czegoś mniejszego. Pojawiło się pytanie co to jest. Tu się jednak zaczęły schody. W przypadku atomu można było oderwać wszystkie elektrony od jądra i badać je samo jako jedną pojedynczą cząstkę, a potem sprawdzić, że ono jest zbudowane z iluś protonów i iluś neutronów, a następnie jądro atomowe można rozbić, jeżeli w nie uderzyć cząstką o wystarczająco dużej energii. Dalej nie było to takie proste. Początkowo próbowano wyrwać taką jedną cząstkę z protonu lub neutronu. W końcu jednak okazało się, że protonu nie da się rozbić. Jak się go uderzy czymś o odpowiednio dużej energii, to powstają nowe cząstki. Można nawet proton zamienić całkowicie na coś innego, ale nie udało się go podzielić na pojedyncze kwarki - te mniejsze cząstki, które tam siedzą w środku. Prowadząc różnego rodzaju eksperymenty i zastanawiając się nad tym dlaczego tak jest, fizycy w końcu zrozumieli, że tego się nie da zrobić z powodu perfidnej tajemniczości natury. Najprościej to sobie wyobrazić w ten sposób, że "łapiemy" taki jeden składnik protonu i próbujemy go wyciągnąć. Po to, żeby go oderwać trzeba wkładać coraz więcej energii aż w końcu powstanie para nowych cząstek. Ta siła w pewnym sensie rozedrze proton na części, ale nie da się w ten sposób wyciągnąć jednego kwarku.

PAP: W takim razie, w jakim celu powstał LHC - wielki zderzacz hadronowy, który będzie służył do zderzania właśnie protonów?

MD: Eksperymentując z tymi cząstkami, które ukryte są w protonie i w neutronie, odkryto, że oprócz dwóch, z których zbudowany jest proton i neutron są inne, które udaje się wytworzyć w podczas wysokoenergetycznych zderzeń. O ich istnieniu dowiadujemy się tylko pośrednio. Nie można ich zobaczyć jako pojedyncze izolowane cząstki. One nie występują jako cząstki swobodne w naturze tu i teraz, ale występowały zaraz po Wielkim Wybuchu. To są takie cząstki, które odegrały swoją rolę, nie do końca jeszcze wiemy jaką, i teraz możemy je obserwować, ale tylko wytwarzając je sztucznie.

PAP: Skąd wiadomo, że one kiedyś występowały i odegrały swoją rolę?

MD: Jeżeli nasze wyobrażenia o tym jak wszechświat powstał i jak ewoluował są poprawne, to można przewidzieć kiedy w bardzo młodym wszechświecie warunki fizyczne były odpowiednie aby takie cząstki mogły w naturalny sposób występować.

PAP: Czy wytwarzanie takich cząstek, które nie występują u nas na Ziemi nie jest niebezpieczne?

MD: Ja śpię spokojnie. Po pierwsze te cząstki żyją bardzo krótko i mogą być wytwarzane tylko przy bardzo wysokich energiach. Problemy z ich odkryciem wiążą się nie tylko z tym, że aby je wytworzyć trzeba danemu układowi dostarczyć odpowiednią ilość energii, ale również, że trudno je zaobserwować, bo w procesie rozpadu powstają "zwykłe", ziemskie cząstki. Wobec tego nie ma obaw, że one mogą się w jakiś sposób zacząć grupować, tworząc nieznane, nietypowe, obce nam formy materii. Na razie nie odkryto żadnych efektów, które pozwalałyby przypuszczać, że do czegoś takiego może dojść.

PAP: Na budowę LHC wydano miliardy, poświęcono na to 20 lat. Musi za tym stać jakaś koncepcja, jakaś idea. Co chcemy odkryć za jego pomocą?

MD: Oczywiście, że stoi za tym koncepcja. To nie jest wydumana zabawa fizyków. Jest to z jednej strony próba znalezienia brakujących elementów do obrazka przedstawiającego to, co się na tym mikropoziomie dzieje, a z drugiej sprawdzenia, czy nasze wyobrażenia o tym są słuszne. Tam, gdzie nie ma możliwości przeprowadzenia laboratoryjnych testów, opieramy się na modelach i teorii. Ale przychodzi moment, kiedy trzeba sprawdzić, czy mamy rację. Właśnie ten wielki akcelerator ma nam to umożliwić.

PAP: Jaką teorię będzie weryfikował LHC?

MD: Takich fundamentalnych, podstawowych pytań jest kilka. Najważniejsze jest pytanie o to w jaki sposób cząstki elementarne, czyli te, które znajdują się wewnątrz protonu oraz np. elektrony, uzyskują masę. Wśród całej menażerii różnych cząstek są takie, które nie mają masy, np. foton - najczęściej występująca we wszechświecie cząstka. On się cały czas porusza z prędkością światła, To jest czysta porcja energii, nic więcej. We wszystkich funkcjonujących dziś teoretycznych modelach, opisujących cząstki elementarne, zakłada się, że te najbardziej podstawowe nie mają one żadnej masy spoczynkowej. A z drugiej strony z tych eksperymentów, w których je odkrywano, wynika, że te cząstki mają masę. Niektóre z nich bardzo dużą. Operując tym teoretycznym modelem fizycy traktują te cząstki, jako cząstki nieposiadające masy. Model świetnie zgadza się z obserwacjami. Jak fizyk usiądzie i policzy i przewidzi wynik eksperymentu, a potem zrobi ten eksperyment i jego wynik zgadza się z tym co fizyk przewidział, to pojawia się pytanie, to po co zawracać sobie głowę masą? A z drugiej strony, jak się bada własności tych cząstek, to okazuje się, że one muszą mieć masę, dlatego że po to, żeby je wytworzyć, po to żeby je zobaczyć, trzeba włożyć odpowiednią ilość energii. W trakcie eksperymentu wkłada się określoną ilość energii i coś się na koniec dostaje, coś wylatuje. Wtedy się liczy, robi się bilans energii tego wszystkiego, zgodnie z równaniem E=mc2. I gdyby ta cząstka nie miała masy, to bilans się nie zgadza. Czyli do tego obrazka trzeba dodać jeszcze jakiś element, który urealni te cząstki. Teraz przyszedł moment, żeby postawić fundamentalne pytanie skąd ta masa się bierze.

PAP: W jaki sposób ma w tym pomóc akcelerator?

MD: Istnieją różnego rodzaju koncepcje i przypuszczenia w jaki sposób te cząstki uzyskują masę. Mianowicie, że zyskują ją przez oddziaływania z czymś innym. I chodzi o odkrycie tego czegoś innego. Słowo, które najczęściej pojawia się w tym kontekście, to "Higgs". Bo właśnie Peter Ware Higgs pierwszy wymyślił i rozpropagował taki pomysł, jak te cząstki mogą uzyskiwać masę. Higgs pokazał, że cząstki mogą uzyskiwać masę przez oddziaływanie z takim nowym uniwersalnym polem, które się teraz nazywa polem Higgsa. Jednym z zadań LHC jest sprawdzenie czy takie pole istnieje.

PAP: Jakie jeszcze inne pytania czekają na odpowiedź, której może dostarczyć LHC?

MD: Kiedy fizycy próbowali wymyślić dlaczego istnieją te inne cząstki, na poziomie subprotonowo-neutronowym, to rozważali taką ideę, że oprócz tych cząstek, które my widzimy teraz, istnieje jakby zwierciadlany świat, złożony z tzw. cząstek supersymetrycznych. Czyli każda cząstka, która istnieje w naszym świecie ma swój odpowiednik w świecie zwierciadlanym, który się nazywa supersymetrycznym. To jest niezwykle ciekawa koncepcja teoretyczna. Można powiedzieć piękna matematycznie, pokazująca, że w zasadzie jest to możliwe.

PAP: Gdzie byłby ten supersymetryczny świat?

MD: Wszędzie. Tylko po to, żeby tam zajrzeć, trzeba byłoby dysponować odpowiednio dużą energią. Każdy ma klucz do tego nowego świata, tylko że ten klucz musi mieć odpowiednią energię. Być może tych cząstek jest bardzo dużo. Być może jest ich więcej niż tych cząstek zwykłych. Astronomowie odkryli, że 23 proc. materialnej składowej wszechświata to są cząstki, których nikt jeszcze nigdy nie widział. Odkryliśmy, że one istnieją, dzięki temu, że one wytwarzają odpowiednie pole grawitacyjne, czyli mają masę. Może właśnie supersymetryczny świat dostarczyłby nam kandydatów na tę "ciemną materię". To mogłaby być najlżejsza stabilna supersymetryczna cząstka - odpowiednik elektronu. Tylko, że ona nie może być naładowana. Musi być neutralna, bo gdyby była naładowana to już dawno byśmy widzieli jej efekt poprzez oddziaływania. To byłaby cząstka tego typu co elektron, tylko neutralna i supersymetryczna. Supersymetryczna, czyli bardzo słabo oddziałująca z resztą materii.

PAP: Znamy taką cząstkę, którą zaobserwowano np. przy rozpadzie promieniotwórczym. Ona jest mała, elektrycznie obojętna i bardzo słabo oddziałuje z innymi cząstkami. Czy to nie jest kandydat na cząstkę supersymetryczną?

MD: Chodzi o neutrino. Nie jest to cząstka której szukamy. Okazało się, że neutrina to cząstki, które posiadają pewną niezerową masę, ale za małą. One mają masę, ale ona jest znikoma. Wprawdzie neutrin jest bardzo dużo we wszechświecie, prawie tak dużo jak fotonów, ale sumarycznie w tym bilansie to i tak nie wystarcza. Mamy nadzieję, że przybliżymy się do wyjaśnienia tej zagadki, kiedy "zajrzymy" do tego supersymetrycznego świata.

PAP: Co jeszcze możemy wyjaśnić używając LHC?

MD: Kolejne pytanie to znowu zagadka związana z naszym wszechświatem. Konkretnie z antymeterią. Fizycy odkryli antymaterię już bardzo dawno. Tworzymy teraz nawet, właśnie w CERN- ie, antyatomy. Okazuje się, że atomy antymaterii mają własności takie jak się spodziewaliśmy. Ale otwartym nadal zostaje jedno intrygujące pytanie, gnębiące zarówno fizyków jak i kosmologów. Jeżeli nasze wyobrażenia o tym jak wyglądały wczesne etapy ewolucji wszechświata są poprawne, to bardzo bardzo wcześnie istniała taka mieszanina materii i antymaterii. Cząstek antymaterii było tyle samo co cząstek materii. To jest taki najbardziej naturalny sposób opisu tych bardzo wczesnych faz ewolucji wszechświata. Pytanie brzmi: dlaczego teraz nie widzimy antymaterii? Nad tym pytaniem zastanawiano się już od kilkudziesięciu lat. Jest kilka możliwości dlaczego tak jest. Niezależnie od tego, która z teorii jest poprawna, to każda z nich wymaga istnienia procesów, które naruszają równowagę między materią a antymaterią. Fizykom udało się odkryć takie procesy.

PAP: Wydaje mi się, że antymaterii od materia nie różni się niczym oprócz ładunku. Czy to jest prawda?

MD: Obrazowo na to patrząc, to tak. Ale nie może tak być. Bo gdyby nie było żadnej różnicy to wtedy równie często spotykalibyśmy cząstki antymaterii jak cząstki materii we wszechświecie, a tak nie jest. Wprawdzie te podstawowe własności są takie same: masa, spin itd., tylko ładunki są przeciwne. Jednak jest różnica w procesie powstawania i rozpadu. Ten proces tworzenia, przynajmniej procesy tworzenia niektórych antycząstek rozróżniają materię od antymaterii. Można powiedzieć, że E=mc2, czyli jeżeli zgromadzimy odpowiednio dużą energię to wytworzymy i cząstki i antycząstki. Ale nie w równych proporcjach. Jest subtelna różnica między ilością materii i antymaterii, która powstaje. Bardzo subtelna. I do końca nie wiemy dlaczego tak się dzieje.

PAP: A jak LHC może pomóc wyjaśnić tę zagadkę?

MD: Ten akcelerator ma nam pomóc w poznaniu tajemnicy tego procesu, i wyjaśnić dlaczego nie ma pełnej równowagi. LHC będzie w sposób ciągły produkował cząstki materii i antymaterii. Wobec tego, jak zaobserwujemy nie trzy rozpady, nie dziesięć, ale miliony czy miliardy to może w końcu odkryjemy co odróżnia materię od antymaterii. Oczywiście nie możemy tych procesów rozpadu sfilmować i zobaczyć, ale możemy porównać efekt końcowy z dokładną informacją p zderzających się cząstkach. Z całą pewnością będziemy wiedzieli jakie cząstki są przyspieszane i jakie cząstki będą się zderzały. Będziemy też mogli obserwować produkty rozpadu i mając informację wejściową, informację końcową oraz kilka różnych teorii, będziemy mogli sprawdzać, które z hipotez czy teorii najlepiej odpowiadają wynikom eksperymentów.

PAP: Skąd się biorą cząstki w akceleratorze LHC na wejściu? A na wyjściu, jak obserwuje się te efekty zderzeń, skąd pochodzą dane do porównywania z teoriami?

MD: Pierwsze pytanie jest proste. W LHC zderzane będą protony. Proton to jest jądro wodoru. Wodór to na szczęście najczęściej występujący pierwiastek we wszechświecie, jego zasoby są praktycznie nieograniczone. Wobec tego jedyny problem początkowy jest taki, że z tego atomu wodoru trzeba oderwać elektron. Na szczęście elektron nie jest zbyt mocno przywiązany do jądra i można go względnie łatwo oddzielić. Zostaje nam proton. Protony trzeba potem gromadzić, stopniowo przyspieszać a w końcu "wstrzyknąć" do LHC. Natomiast detektory, które będą analizowały te zderzenia to kolosy. Nigdy dotąd fizycy nie operowali tak skomplikowanymi urządzeniami. W trakcie próbnych sesji zderzeń i eksperymentów, główne zadanie fizyków będzie polegało na zrozumieniu jak te olbrzymie detektory działają.

PAP: Słyszałam takie porównanie, nie wiem czy ono jest trafne, że obserwacja jednego zderzenia będzie generowała taką ilość danych jak wszystkie połączenia telefoniczne na całym świecie trwające w tym czasie.

MD: Tak będzie.

PAP: I co można z tymi danymi zrobić?

MD: To oczywiście jest bardzo ważny i trudny, ale już tylko techniczny problem. Pierwsza rzecz, którą trzeba będzie ustalić metodą prób i błędów, to jest problem selekcji. Nie można zapisywać wszystkiego. Tego się po prostu się nie da zrobić. Druga rzecz, informacje o tym co się tam będzie działo będą pochodziły z różnego rodzaju korelacji między wielkościami, które tam będą mierzone. W detektorze będzie mierzona energia, bo chcemy wiedzieć, czy bilans energii w przybliżeniu się zgadza, czy nie ucieka coś, co nie zostało zarejestrowane przez detektor. To pierwszy bardzo ważny test. Poza tym wśród tych cząstek, które tam będą powstawały w znaczącym procencie (99,9 proc.) będą cząstki które znamy. Ponieważ znamy ich własności, będziemy mogli je filtrować. Bo niektóre np. są zatrzymywane przez powiedzmy dwudziestocentymetrową warstwę ołowiu. Wobec tego je można będzie odfiltrować i zainteresować się tylko tymi bardziej przenikliwymi. Te cząstki, które nas tak naprawdę interesują, czyli cząstki supersymetryczne i Higgs, to są cząstki, które są bardzo przenikliwe.

PAP: Mamy już te dane. Część została odfiltrowana przez specjalne programy komputerowe, ale nadal tak jest tego masa. Jakie są pomysły na to, żeby obrobić jak największą ilość tych danych, żeby nic nam nie umknęło? Osoby pracujące tam na miejscu zajmą się tylko ułamkiem tych danych. Co z resztą?

MD: To oczywiście był problem, który był dyskutowany kiedy jeszcze powstawała sama koncepcja budowy LHC. Wszyscy sobie zdawali sprawę z tego, że analiza danych będzie jednym z głównych problemów. Te dane będą analizowane przez kilkanaście, o ile nie kilkadziesiąt różnych grup, rozmieszczonych na całym świecie. Wydaje się, że największa ilość ludzi będzie pracowała właśnie przy analizie danych. Na szczęście również w Warszawie. Programy do analizy będą skonstruowane tak, że będą sortowały dane. Nie wszystkie dane będą trafiały do jednej grupy, ale będą rozdzielane między poszczególne grupy. Każda grupa będzie je analizowała pod kątem pewnego modelu, albo pewnej wersji interpretacji zjawiska.

PAP: Będą w tym mieli pomoc techniczną w postaci czegoś co się nazywa "grid". Co to jest właściwie?

MD: Grid to jest najprościej mówiąc szybka sieć komputerowa między tym głównym ośrodkiem w CERN-ie a innymi ośrodkami, do których dane będą rozsyłane. Poza tym tam potrzebna jest również komunikacja między tymi mniejszymi ośrodkami. One też będą ze sobą połączone dlatego, że potrzebna jest ciągła kontrola i ciągłe śledzenie czy robimy to poprawnie, czyli wzajemna weryfikacja i przesyłanie danych. Chociażby po to żeby wiedzieć czy panujemy nad całością. To jest ogromne przedsięwzięcie numeryczne. Nigdy dotychczas nikt nie analizował tak ogromnego zbioru danych.


Źródło: Nauka w Polsce

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Rusza LHC - największy akcelerator cząstek na świecie

Antymateria i cząstki kosmicznej ciemnej materii to niektóre zjawiska, które będą badać fizycy w ośrodku badawczym CERN pod Genewą. W środę zostanie tam uruchomiony Wielki Zderzacz Hadronowy - Large Hadron Collider (LHC) - największe na świecie urządzenie badawcze. LHC to kołowy akcelerator cząstek elementarnych, znajdujący się w ośrodku badawczym CERN pod Genewą. LHC znajduje się w specjalnym kolistym tunelu, 100 metrów pod ziemią. Tunel ma średnicę ok. 9 km. Kiedy urządzenie przejdzie pomyślnie wszystkie testy, będą w nim przyspieszane dwie przeciwbieżne wiązki cząstek, najczęściej protonów. W odpowiednim momencie wiązki zostaną nakierowane na siebie i zacznie dochodzić do zderzeń cząstek. Właśnie te zderzenia będą przedmiotem badań fizyków. Ich obserwacja umożliwi lepsze poznanie początków wszechświata i budowy materii.

Więcej: Rusza...

Wielki Zderzacz Hadronów odsłania swoje tajemnice

W najbliższą środę, w laboratorium Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN w Genewie zostanie uruchomiony Wielki Zderzacz Hadronów LHC (Large Hadron Collider). Środowisko polskich uczestników programu LHC organizuje z tej okazji spotkanie połączone z teletransmisją z CERN - informuje rzecznik prasowy Uniwersytetu Warszawskiego Anna Korzekwa.
Po transmisji przewidziana jest otwarta dyskusja, podczas której uczestnicy będą mogli zapytać specjalistów o doświadczenia prowadzone w CERN.
Transmisję będzie można oglądać również na stronie http://fuw.edu.pl

Więcej: Wielki...

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Jak myślicie, dowiemy się czegoś nowego? ;)

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Może ktoś będzie miał ochotę podyskutować albo jedynie posłuchać :)

http://www.kawiarnianaukowa.pl/

Przebieg spotkania będzie można też obejrzeć na w/w stronie internetowej.Katarzyna B. edytował(a) ten post dnia 10.09.08 o godzinie 22:50

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

LHC - poszukiwacz zaginionej antymaterii

Jednym z zadań uruchomionego w CERN akceleratora LHC będzie znalezienie odpowiedzi na pytanie, dlaczego we wszechświecie nie ma antymaterii. Naukowcy przypuszczają, że była, ale znikła razem z większością materii tuż po Wielkim Wybuchu. Z czego więc powstał wszechświat? Z resztek - uważają naukowcy. Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni.

Inną znaną własnością antymaterii jest to, że gdy cząstka antymaterii zetknie się z cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Natomiast w procesie kreacji, czyli zamianie energii w materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. We wszechświecie powinno zatem być tyle samo materii co antymaterii, ale nie ma. A jeżeli antycząstka się pojawi - w wyniku rozpadu promieniotwórczego lub wytworzona sztucznie w laboratorium - anihiluje w zetknięciu ze swoim zwykłym odpowiednikiem.

Naukowcy są jednak przekonani, że kiedyś - w najwcześniejszych początkach wszechświata - było tyle samo materii, co antymaterii.

Jak tłumaczył PAP dr hab. Marek Szczekowski z Instytutu Problemów Jądrowych im. Andrzeja Soltana w Świerku, w tym gwałtownym okresie powstałe w wyniku gigantycznego aktu kreacji cząstki i antycząstki, zetknąwszy się ze sobą anihilowały, ale nie pozostała po nich tylko energia, ponieważ przed anihilacją materia z jakiegoś powodu zyskała przewagę liczebną nad antymaterią. Skutek był taki, że anihilowała taka sama ilość materii i antymaterii, a "nadwyżka" materii pozostała. Umożliwiło to powstanie materialnego świata - gwiazd, planet i życia na planetach. Krótko mówiąc - powstanie naszej rzeczywistości.

"Zaskakujące jest, że potrafimy zmierzyć tę nadwyżkę. Jest to tzw. stosunek barionów do fotonów (czyli materii do energii we wszechświecie - PAP). Jest bardzo mały i wynosi kilka dziesięciomiliardowych. Czyli tylko kilka na każde dziesięć miliardów protonów nie mogło znaleźć partnera do anihilacji i pozostało. Tak więc nasz wszechświat to taka +resztówka+ po początkowym wszechświecie" - wyjaśnił naukowiec.

Naukowcy starają się zrozumieć jak doszło do złamania symetrii i skąd wzięła się ta nadwyżka materii. W tym zadaniu ma pomóc akcelerator LHC, a konkretnie jeden z zainstalowanych przy nim detektorów - LHCb. Dopisek "b" to skrót od angielskiego słowa beauty - piękny. Taką nazwę nosi jeden ze znanych naukowcom kwarków. Nazwa LHCb wzięła sie stąd, że detektor zaprojektowano do obserwacji "mezonów b" - nietypowych par, które tworzą kwark i antykwark, z których jeden jest "piękny".

Cząstki takie będą się tworzyły w zderzeniach protonów w akceleratorze. Będzie to symulacja zdarzeń, które nastąpiły niedługo po Wielkim Wybuchu, kiedy w niestabilnym wszechświecie energia zamieniała się w materię. Jeszcze wcześniej, jak przypuszczają fizycy, zachwiała się symetria między ilością materii i antymaterii, co umożliwiło powstanie naszego świata. Teraz trzeba potwierdzić teorię doświadczalnie i zrozumieć mechanizm tego zjawiska.

"Jest to jedno z podstawowych pytań, dotyczących naszego wszechświata. Trochę się już domyślamy dlaczego tak jest, ale chcielibyśmy wiedzieć, czy nasze domysły są prawdziwe. Wygląda na to, że wszechświat bez nadwyżki materii powstałej w wczesnym okresie byłby wszechświatem składającym się tylko z promieniowania (fotonów), bo cała materia by zanihilowała" - podkreślił fizyk.

Obserwacja mezonów b nie będzie prosta, bo detektor na zarejestrowanie ich całego "życia" będzie miał kilkadziesiąt miliardowych części sekundy. Jak przekonuje jednak Szczekowski, to i tak długo w porównaniu z czasami życia innych mezonów, które wynoszą ok. jednej bilionowej sekundy.

"Ocenia się, że w eksperymencie LHCb w ciągu roku podczas zderzen proton-proton zostanie wyprodukowanych bilion (tysiąc miliardów) przypadków z cząstkami pięknymi. Jeśli cząstka piękna zostanie wyprodukowana w zderzeniu, to zanim się rozpadnie, przeleci średnio ok 1 cm. I ta odległość między wierzchołkiem pierwotnym (produkcji cząstki), a wtórnym (rozpadu cząstki) jest mierzona. Mierzone są również tory cząstek pochodzących z rozpadu cząstki w wierzchołku wtórnym. Z tych pomiarów odtwarzana jest masa, pęd, ładunek i czas życia cząstki pięknej" - tłumaczył Szczekowski.

To właśnie te pomiary pomogą naukowcom zrozumieć na czym tak naprawdę polega różnica między materią a antymaterią, która pozwoliła tej pierwszej zdobyć "przewagę" we wszechświecie.

Źródło: Nauka w PolsceMagdalena B. edytował(a) ten post dnia 11.09.08 o godzinie 09:01

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

To poczekamy do wiosny :)

Ceremonia inauguracji akceleratora w CERN

konto usunięte

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Magdalena W.:
To poczekamy do wiosny :)

Ceremonia inauguracji akceleratora w CERN
Niestety wszystko sie opóznia!Przełożono do jesieni 2009.
Radosław Jaźwiec

Radosław Jaźwiec Analityk LC/MS/MS;
Farmaceuta;

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Fajna galeria panoram 3D z wnętrza LHC http://petermccready.com/portfolio/08082006.html
Paweł G.

Paweł G. Instytut Fizyki
Plazmy i Laserowej
Mikrosyntezy,
Project ...

Temat: Wielki Zderzacz Hadronów - LHC

Odświeżam w związku z:
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2...

Hura!

Następna dyskusja:

Wielki Wybuch .... ??




Wyślij zaproszenie do