Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Fizyka w LHC Bohdan Grządkowski Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki Instytut Fizyki Teoretycznej.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Fizyka w LHC Bohdan Grządkowski Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki Instytut Fizyki Teoretycznej."— Zapis prezentacji:

1 Fizyka w LHC Bohdan Grządkowski Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki Instytut Fizyki Teoretycznej

2 Jak to działa? - LHC2 Jak duże są cząstki elementarne? Jakie są i jak oddziałują podstawowe składniki materii?

3 Jak to działa? - LHC3 Akcelerator - narzędzie do badania mikroświata akcelerator

4 Jak to działa? - LHC4 Obiekty fundamentalne: leptony

5 Jak to działa? - LHC5 Obiekty fundamentalne: kwarki (górny)

6 Jak to działa? - LHC6 Oddziaływania

7 Jak to działa? - LHC7 Oddziaływania

8 Jak to działa? - LHC8 Oddziaływania

9 Jak to działa? - LHC9 Oddziaływania

10 Jak to działa? - LHC10 Cząstki w Modelu Standardowym Tego szukamy!

11 Jak to działa? - LHC11 Model Standardowy – współczesna teoria cząstek elementarnych Własności: Opisuje trzy spośród czterech oddziaływań: elektromagnetyczne, słabe i silne. Nie opisuje oddziaływań grawitacyjnych. Zawiera w sobie wcześniejsze teorie: o Mechanika kwantowa, o Chromodynamika kwantowa o Teoria oddziaływań elektrosłabych Ma 19 swobodnych parametrów, których wartości nie wyjaśnia. Zgadza się z doświadczeniem do ułamków procenta.

12 Jak to działa? - LHC12 Kilka przykładów naszej niewiedzy 1. Skąd się biorą masy cząstek i czemu są takie – jakie są? 2. Czy istnieje bozon Higgsa? 3. Gdzie się podziała antymateria? 4. Gdzie i czym jest niewidoczna część Wszechświata? (ciemna materia i ciemna energia) 5. Czy istnieją ukryte wymiary przestrzeni? 6. Jak formował się wczesny Wszechświat? 7. Jakie są własności kwarków w stanie swobodnym? (Czym jest plazma kwarkowo-gluonowa?) 8. Czy istnieją cząstki supersymetryczne?

13 Jak to działa? - LHC13 10 –6 s 10 –4 s 3 min 1.5 *10 9 lat Plazma K-G NukleonyJądra Atomy Dzisiaj Przyroda Eksperyment Wielki Wybuch O co chodzi z tą plazmą? Jak to było na początku? cofamy bieg czasu zderzając w LHC także jądra ołowiu!

14 Jak to działa? - LHC14 CERN

15 Jak to działa? - LHC15 CERN - przed wejściem głównym – flagi państw - członków CERN-u Tak, jesteśmy jako kraj

16 Jak to działa? - LHC16 LHC – Large Hadron Collider Wielki Zderzacz Hadronów wyzwanie dla fizyki... i dla techniki

17 Jak to działa? - LHC17 Akceleratory Służą do przyspiesznia naładowanych cząstek (protonów, elektronów, pozytonów, antyprotonów) Jednostka energii: elektronowolt 1eV = 1.6· J

18 Jak to działa? - LHC18

19 Jak to działa? - LHC19 Wielki Zderzacz Hadronów LHC = Large Hadron Collider (Wielki Zderzacz Hadronów) Ostatnie ogniwo kompleksu akceleratorów w CERNie, obwód: 27km p+p: E=7TeV+7TeV = 14TeV (14·10 12 ·1.6· J=2.24·10 -6 J) v= %c 2800 paczek protonowych, protonów w paczce Zderzenia co 25ns, około 20 oddziaływań p-p w jednym przecięciu 4 Duże eksperymenty w tym CMS i ATLAS

20 Jak to działa? - LHC20 CERN i LHC tunel LHC (długość 27 km, ok.100m pod powierzchnią ziemi) CERN/ Meyrin Lotnisko w Genewie Jezioro Genewskie

21 Jak to działa? - LHC21 LHC w schematycznym przekroju

22 Jak to działa? - LHC22

23 Jak to działa? - LHC23

24 Jak to działa? - LHC24 LHC w liczbach Długość obwodu tunelu akceleratora m Średnia głebokość tunelu akceleratora100 m Energia protonów w wiązce7 TeV Prędkość protonów w wiązce0, c Liczba obiegów protonu w akceleratorze na sekundę Liczba zderzeń cząstek600 mln/s Liczba rejestrowanych zderzeń100/s Liczba elektromagnesów akceleratora9 593 Indukcja pola magnetycznego w elektromagnesach dipolowych8,3 T Temperatura obwodów nadprzewodzących w tych elektromagnesach1,9 K Ciśnienie w rurze wiązki atm Koszt akceleratora4,98 mld CHF Koszt detektorów i gridu (w CERN)1,53 mld CHF Decyzja 1994, rozpoczęcie 1998, rozpoczęcie budowy 1998, uruchomienie 2008

25 Jak to działa? - LHC25

26 Jak to działa? - LHC26

27 Jak to działa? - LHC27 Detektor CMS – oddziaływania cząstek z materią

28 Jak to działa? - LHC28 Start LHC: 10 września 2008

29 Jak to działa? - LHC29 Wydarzenie 19 września /09/2008 w czasie testowania magnesów przepalił się mały element elektryczny pomiędzy 2 magnesami. W rezultacie stracono dużo chłodzącego helu. Sama naprawa przepalonego elementu zajmie bardzo mało czasu, ale najpierw trzeba ogrzać oba magnesy do normalnej temperatury, a potem powtórnie ochłodzić. Każda z tych operacji musi zająć ok. 3 tygodni. Ponieważ zaś akceleratory nie mogą działać w zimie (ze względu na koszty prądu), oznacza to, że wznowienie działalności LHC może odbyć się dopiero na wiosnę 2009.

30 Jak to działa? - LHC30 19 września 2008 – c.d. Ważne uwagi: Zawiódł drobny element elektryczny, wszystkie elementy skomplikowane technologicznie działały bezbłędnie! W momencie, gdy się to wydarzyło, nie było ani ludzi w tunelu, ani wiązek w akceleratorze. Powodem nie był pośpiech, presja ani zaniedbanie. Prowadzono standardowe prace przechodzenia do wyższych prądów w magnesach.

31 Jak to działa? - LHC31 CERN i Polska w liczbach 05/02/2008 Zatrudnieni na długi okres (>3 lat) Zatrudnieni na krótszy okres (1-3 lat) Przyjeżdżający dorywczo Ogółem w tym z Polski

32 Jak to działa? - LHC32

33 Jak to działa? - LHC33 BUDGET MEMBER STATES CONTRIBUTIONS Amounts in Swiss francs Germany19.73% Norway 2.37% United Kingdom 17.67% Poland 2.21% France * 14.88% Denmark 1.76% Italy 12.05% Greece 1.54% Spain 8.16% Finland 1.40% Netherlands 4.46% Portugal1.19% Switzerland 3.07% Hungary 0.76% Belgium 2.66% Czech Republic 0.88% Sweden2.48% Slovak Republic 0.34% Austria 2.17% Bulgaria 0.21% * Additional contribution from France CHF Total CHF 100%

34 Jak to działa? - LHC34 A czy zwykłemu człowiekowi to się na co przyda? nowe materiały, nowe technologie, nowe urządzenia pomiarowe, zastosowania w medycynie, zastosowania w komunikacji, zastosowania w energetyce, zastosowania w ochronie środowiska...

35 Jak to działa? - LHC35

36 Jak to działa? - LHC36 A teraz `księga cytatów na temat możliwości zastosowań `badań podstawowych:

37 Jak to działa? - LHC37

38 Jak to działa? - LHC38

39 Jak to działa? - LHC39

40 Jak to działa? - LHC40 A jak się pracuje w takiej wielkiej współpracy? Oczywiście, praca fizyka przy eksperymencie różni się od pracy w dużym zakładzie z podobną liczbą osób. – Nie można pracować samemu! Nikt sam nie jest w stanie ogarnąć całości współczesnych skomplikowanych eksperymentów. –Ale też nie pracuje się z 2000 osobami naraz. Ani z 500, ani nawet z 10. Zwykle współpracuje się ściśle z 2-3 osobami, więc w zasadzie nie ma wielkiej różnicy z pracą w innych dziedzinach nauki. Natomiast trzeba umieć w razie potrzeby znaleźć wśród tych 2000 osób specjalistę od problemu, którego akurat w danej chwili nie potrafimy rozwiązać. Ponieważ zwykle każda analiza prowadzona jest przez 2 niezależne grupy, trzeba umieć porozumieć się z kolegami, którzy robią w zasadzie to samo, tylko zupełnie inaczej (oczywiście gorzej...), i mają wyniki w części podobne, ale jednak nie do końca... Obie te umiejętności są niezwykle przydatne w tzw. życiu...

41 Jak to działa? - LHC41 A co my będziemy z tego mieli? My, Polska... Dostęp naukowców i inżynierów do nauki i technologii na najwyższym poziomie, czego żadne państwo nie byłoby w stanie samodzielnie zapewnić! CERN umożliwia kształcenie studentów przed i po magisterium. CERN organizuje 3-tygodniowe kursy dla nauczycieli fizyki, po polsku i pokrywając wszelkie koszty pobytu. Kontakt przez kuratorium

42 Jak to działa? - LHC42 A my, zwykli ludzie? Autentyczne wypowiedzi: Czy to nie za drogi sposób zaspokajania ciekawości kilku osób? Rety, tyle kasy! Czy nie lepiej byłoby przeznaczyć te pieniądze na walkę z rakiem?... na poszukiwanie alternatywnych źródeł energii?

43 Jak to działa? - LHC43 Ustalmy proporcje: koszt jednego bombowca B-2 wyniósł, według różnych ocen, od $1,16 do $2,2 miliardów dolarów,

44 Jak to działa? - LHC44 To są źle postawione pytania! Badania podstawowe muszą się rozwijać, bo tylko wtedy zapewnimy postęp i umożliwimy nowe wynalazki! –... w szczególności na walkę z rakiem i poszukiwania nowych źródeł energii! –w przeciwnym razie natychmiast stajemy przed pytaniem, który z naszych bezpośrednich celów jest ważniejszy? Czy np. może po prostu dać wszystkie pieniądze na walkę z rakiem, a o energię zadbać w dalszej kolejności?? Warunkiem zastosowania w praktyce nowego zjawiska jest jego uprzednie dobre poznanie – jakie przyczyny wywołują jakie skutki Oczywiście, problem zapewnienia funduszy na rozwój biologii, fizyki, chemii,... jest poważny –ale przecież każde gospodarstwo domowe też musi go rozwiązać!

45 Jak to działa? - LHC45 Spektakularne przykłady z przeszłości G.Charpak, konstruktor nowych, przełomowych detektorów cząstek (1968, nagroda Nobla 1992), od razu przewidział ich zastosowanie w medycynie. Metoda magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) jest skomplikowanym zjawiskiem z fizyki kwantowej (nagroda Nobla 1952) – a obecnie urządzenia wykorzystujące to zjawisko są standardowym wyposażeniem każdego szpitala.

46 Jak to działa? - LHC46 Spektakularne przykłady – c.d. Louis de Broglie miał czysto teoretyczny pomysł, że cząstki mają dualną naturę – korpuskularną i falową (1924, nagroda Nobla 1929). Wkrótce (1931) w oparciu o tę koncepcję 2 niemieckich inżynierów zbudowało mikroskop elektronowy. Laser został wynaleziony w r.1960, stosując ideę pompowania optycznego (1950, nagroda Nobla 1966). Gdyby wtedy zgromadzono wszystkich najwybitniejszych naukowców i kazano im wymyślić konkretne urządzenie do efektywnego zapisywania muzyki (bądź pomocy kasjerkom w sklepach), pewno myśleliby jeszcze do dzisiaj...

47 Jak to działa? - LHC47 A więc hasło: Chcesz postępu w technice – inwestuj w badania podstawowe!

48 Jak to działa? - LHC48 Podziękowania Dziękuję za udostępnienie materiałów: prof. Helenie Białkowskiej (IPJ) prof. Janowi Plucie (PW) dr Marcinowi Koneckiemu (UW) dr Ryszardowi Gokieli (IPJ)


Pobierz ppt "Fizyka w LHC Bohdan Grządkowski Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki Instytut Fizyki Teoretycznej."

Podobne prezentacje


Reklamy Google