LHC: Large Hadron Collider – a nagy hadronütköztető
The Flash animations on this page have been created by
Dave Barney of CERN (CMS detector slice )
and Remco Brantjes of NIKHEF (ATLAS detector slice ).
The rest of the aimations (ATLAS detector slides ,
LHC )
are from the Hands on CERN
site. The sole reason for integrating the animations into this page is to
help my Hungarian visitors to use my comments and clues more conveniently.
(Uploaded on June 23, 2010.)
Az oldalon látható Flash animációk alkotói Dave Barney a
CERN-től (a CMS detektor keresztmetszete )
és Remco Brantjes a NIKHEF-től (az ATLAS detektor keresztmetszete
).
A többi animáció (diák az ATLAS detektorról ,
az LHC és az ATLAS együtt )
a Hands on CERN
helyről való, ahol az angolul tudók remek leírásokat találnak a detektorok
működéséről.
Az animáció a PLAY gombra kattintva indul.
Az LHC tervezett feladatairól képet kaphatunk a Wikipédiából .
Ami a dolog technikai oldalát illeti, főleg protonokat gyorsítanak fel
vele több fokozatban :
lineáris gyorsító (50 MeV) →
búszter (1,4 GeV) → szinkrotron
(1,4 GeV) → szuperszinkrotron (450 GeV) → 2 nagy párhuzamos
gyorsító- és tárológyűrű (7 TeV). A két gyűrű egyforma, de a protonok
ellentétes irányban keringenek bennük, és vannak olyan részek, ahol a
két gyűrű egyesül, pl. az animáción jelzett ATLAS detektorban. Itt a protonok
(2×7 =) 14 TeV energiával csapódnak majd egymásba a végső tervek
szerint. 2010-ben 7 TeV-nél tartottak .
Lentebb
megadok egy linket egy a mellékeltnél sokkal jobb audiovizuális Flash-hez
is a BBC-től, melyet egy rolloverrel vezetek be az utolsó képkocka feliratainak
magyarításával. Végül a CMS
és az ATLAS
detektorról 3 beépített animációt is bemutatok.
A fő részek jelölése
p, Pb: lineáris gyorsítók protonokhoz, ill. ólomionokhoz.
PSB: Proton Synchrotron Booster (búszter), az első ciklikus
gyorsító.
PS: Proton Synchrotron, a második ciklikus gyorsító.
SPS: Super Proton Synchrotron, a harmadik ciklikus gyorsító.
LHC: Large Hadron Collider, a negyedik ciklikus gyorsító, mely
ütköztető és tároló gyűrű is egyben.
ALICE: A Large Ion Collider Experiment
(nagy ionütköztető kísérlet, ólomionokkal megy)
ATLAS: A Toroidal LHC ApparatuS
(toroidális LHC készülék
A BBC Flash showja végén az alábbi rollover fedőképe merevedik ki. Ha az animáció
felirattal jelölt részeire kattintunk, rengeteg információ jelenik meg az illető
részről a lapon, de ehhez az ablakot lejjebb kell görgetni, mert az új lap teteje
– beleértve a kimerevedett animációt – úgy néz ki, mint a régi.
Érdemes megnézni ezt a részt is az LHC céljairól: .
A CMS detektor
A detektorhoz írt szövegek jelentése a nyilvánvalókon kívül:Select
(Válassz!), neutral/charged hadron (semleges/töltött hadron), transverse
slice trough CMS (a CMS nyalábirányra merőleges metszete), silicon tracker
(szilícium nyomdetektor), electromagnetic/hadron calorimeter (elektromágneses/hadron
kaloriméter), superconducting solenoid (szupravezető tekercs), iron
return yoke interspersed with muon chambers (a mágneses erővonalak lezárására
szolgáló vasak, köztük müondetektáló kamrákkal).
A kaloriméter az elnyelt fotonok, ill. hadronok energiáját méri. A bekarikázott
× azt mutatja, hogy a B = 4 T indukciójú mágneses tér a
nyaláb helyén velünk ellentétesen áll, a képernyő síkjára merőlegesen. A bekarikázott
∙ a vason azt mutatja, hogy itt az erővonalak visszakanyarodása
miatt a B = 2 T nagyságú indukcióvektor velünk szembe mutat. A Wikipédiában
erről a detektorról is olvashatunk magyarul: .
Valamelyik részecske nevére kattintva, az illető részecske elindul az
ütközési zónából, hogy lássuk, mi lesz a sorsa a detektorban.
Az ATLAS detektor
A detektorhoz írt szövegek jelentése a nyilvánvalókon kívül:interaction
point (a kölcsönhatás helye), beam pipe (nyalábcső), solenoid
(szolenoid), toroids (toroidok), pixels (pixelek), silicon
strips (szilícium csíkok), TRT: Transition Radiation Tracker (átmenetisugárzás-detektor),
MDT: muon detector tube (müondetektorcső).
Az átmeneti sugárzás egy dologban hasonlít a Cserenkov-sugárzáshoz:
Olyan részecskék keltik, melyeknek a sebessége megközelíti a fényét. Akkor keletkezik,
amikor az ilyen részecske erősen eltérő törésmutatójú anyagok határrétegén lép
át. A müondetektoros részre kattintva azok működése bukkan elő. Még egy kattintás,
és vissztér az eredeti nézet. A szerkezet egészéről, ill. a részek térbeli viszonyáról
jó áttekintést kaphatunk egy animált hatású metszetábrán .
A szolenoid és a toroid mágnesekről pedig egy másik lapot ajánlok remek képekkel
.
Az ATLAS-ról bővebb információ található a Wikipédia megfelelő szócikkében:
.
Első dia: Az ATLAS teljes keresztmetszetét
látjuk hátulról, nemcsak egy körcikknyi részt, mint az előző animáción.
Az egyes alkatrészekre kattintva angol nyelvű leírás jön elő a megfelelő
színkóddal.
A fordítás a Flash alatt található.
A második és a harmadik dián egyre erősebb nagyításban látjuk a detektor
középső részét, mely legközelebb van az ütközések helyszínéhez.
Zúmolás a detektor közepére
Kattintson a detektor egyes részeire, hogy megtudja a nevüket és feladatukat.
Müondetektor.
Csak a müonok és a neutrínók képesek
eljutni ekkora távolságra. A müonokat detektálja, de a gyengén kölcsönható
neutrínókat nem. A neutrínók jelenlétére
csak a “hiányzó” energiából lehet következtetni.
Hadron-kaloriméter.
Ez az eszköz a hadronok összes energiáját
méri. A hadronok kölcsönhatásba lépnek az adott detektorzóna nagy sűrűségű
anyagával, és töltöttrészecske-záport keltenek benne. A záporrészecskék leadják
minden energiájukat az anyagnak, amit meg lehet mérni. Ennyi volt a hadronok
energiája.
Elektromágneses kaloriméter.
Ez a készülék az elektronok (e-), a pozitronok (e+)
és a fotonok összes energiáját méri. Ezek a részecskék e+/e-
párok záporát hozzák létre az anyagban. Az e- és az e+
eltérül az atomok elektromos terében, ami fotonemisszióval jár (fékezési
sugárzás). A fotonok aztán e+/e- párokat keltenek
(párképződés) és így tovább.
Ezt a lavinaszerű folyamatot “elektromágneses zápor”-nak hívják.
A legvégül keletkező e+/e- párok száma arányos lesz
a záport elindító részecske energiájával.
Szolenoid mágnes.
A töltött részecskék pályája elgörbül
a mágneses térben. A görbület sugara és iránya elárulja, hogy mekkora
volt az impulzusa és a töltése az illető részecskének. A szolenoid mágnes
egy nagy, hengerpalást mentén feltekert vezeték, mely a tekercs belsejében
egyenletes mágneses teret hoz létre a henger tengelyével párhuzamos irányban.
Nyomdetektor. A
detektor középső zónája nagyon finom és aprólékos felépítésű. Szilíciumcsíkokból
áll, melyekkel pontosan meg lehet határozni egy töltött részecske pályáját.
Nyalábcső. A nyalábcső a detektor
középtengelyében van: ez védi a protonnyalábokat. A protonok egymással ellentétes
irányban száguldanak, és a detektor közepén ütköznek egymással.
Zúmolás a nyomdetektorra. Vissza a teljes detektor-keresztmetszethez.
Átmenetisugárzás-detektor.
Ez a rész szalmavastagságú gáztöltésű detektorcsövekből áll, mindegyik közepén
egy-egy fémszálelektróddal. (Funkcionálisan vékony és hosszú ionizációs
kamra mindegyik, a hengeres típusból.) Amikor egy részecske átmegy valamelyik
szalmakamrán, a szál és a cső közötti feszültségkülönbség miatt áramimpulzus
keletkezik, amiből következtetni lehet a részecske útvonalára. A tulajdonképpeni
átmenetisugárzás-detektor sok-sok eltérő törésmutatójú rétegből áll, melyek
elektromágneses sugárzás kibocsátásával reagálnak, ha egy fénysebességhez
közelítő részecske halad át valamelyik határrétegen.
Szilíciumcsík
nyomdetektor. Keskeny csíkokból álló szilíciumrétegek, melyek pontosan
jelzik a részecske útvonalát. Amikor egy töltött részecske átmegy egy ilyen
csíkon, akkor az jelt ad az eseményről. Ily módon precíz háromdimenziós kép
áll össze a részecske útvonaláról.
Pixeldetektor.
Az ütközési ponthoz legközelebb pixeldetektort találunk. Ez vékony szilíciumrétegekből
áll, melyek apró négyszögletes részekre oszlanak, melyeket pixelnek neveznek.
Az áthaladó töltött részecskék útvonala így nagy pontossággal követhető az
alapján, hogy melyik pixeleken haladt át. Mivel a pixelek nagyon picik, azt
is el lehet dönteni, hogy egy részecske közvetlenül a proton-proton ütközésben
keletkezett-e vagy néhány milliméterrel távolabb. Az utóbbi annak a jele,
hogy az ütközésben eredetileg egy rövidéletű szülőrészecske keletkezett.
)
and Remco Brantjes of NIKHEF (ATLAS detector slice 
site. The sole reason for integrating the animations into this page is to
help my Hungarian visitors to use my comments and clues more conveniently.
(Uploaded on June 23, 2010.)
.
.
Valamelyik részecske nevére kattintva, az illető részecske elindul az
ütközési zónából, hogy lássuk, mi lesz a sorsa a detektorban.
Kattintson a detektor egyes részeire, hogy megtudja a nevüket és feladatukat.Müondetektor. Csak a müonok és a neutrínók képesek eljutni ekkora távolságra. A müonokat detektálja, de a gyengén kölcsönható neutrínókat nem. A neutrínók jelenlétére csak a “hiányzó” energiából lehet következtetni.
Hadron-kaloriméter. Ez az eszköz a hadronok összes energiáját méri. A hadronok kölcsönhatásba lépnek az adott detektorzóna nagy sűrűségű anyagával, és töltöttrészecske-záport keltenek benne. A záporrészecskék leadják minden energiájukat az anyagnak, amit meg lehet mérni. Ennyi volt a hadronok energiája.
Elektromágneses kaloriméter. Ez a készülék az elektronok (e-), a pozitronok (e+) és a fotonok összes energiáját méri. Ezek a részecskék e+/e- párok záporát hozzák létre az anyagban. Az e- és az e+ eltérül az atomok elektromos terében, ami fotonemisszióval jár (fékezési sugárzás). A fotonok aztán e+/e- párokat keltenek (párképződés) és így tovább. Ezt a lavinaszerű folyamatot “elektromágneses zápor”-nak hívják. A legvégül keletkező e+/e- párok száma arányos lesz a záport elindító részecske energiájával.
Szolenoid mágnes. A töltött részecskék pályája elgörbül a mágneses térben. A görbület sugara és iránya elárulja, hogy mekkora volt az impulzusa és a töltése az illető részecskének. A szolenoid mágnes egy nagy, hengerpalást mentén feltekert vezeték, mely a tekercs belsejében egyenletes mágneses teret hoz létre a henger tengelyével párhuzamos irányban.
Nyomdetektor. A detektor középső zónája nagyon finom és aprólékos felépítésű. Szilíciumcsíkokból áll, melyekkel pontosan meg lehet határozni egy töltött részecske pályáját.
Nyalábcső. A nyalábcső a detektor középtengelyében van: ez védi a protonnyalábokat. A protonok egymással ellentétes irányban száguldanak, és a detektor közepén ütköznek egymással.
Szilíciumcsík nyomdetektor. Keskeny csíkokból álló szilíciumrétegek, melyek pontosan jelzik a részecske útvonalát. Amikor egy töltött részecske átmegy egy ilyen csíkon, akkor az jelt ad az eseményről. Ily módon precíz háromdimenziós kép áll össze a részecske útvonaláról.
Pixeldetektor. Az ütközési ponthoz legközelebb pixeldetektort találunk. Ez vékony szilíciumrétegekből áll, melyek apró négyszögletes részekre oszlanak, melyeket pixelnek neveznek. Az áthaladó töltött részecskék útvonala így nagy pontossággal követhető az alapján, hogy melyik pixeleken haladt át. Mivel a pixelek nagyon picik, azt is el lehet dönteni, hogy egy részecske közvetlenül a proton-proton ütközésben keletkezett-e vagy néhány milliméterrel távolabb. Az utóbbi annak a jele, hogy az ütközésben eredetileg egy rövidéletű szülőrészecske keletkezett.
