생일 축하합니다. 대형 강자 충돌기: 10 년 후의 원자 충돌.
2008 년 9 월 10 일, LHC (LHC) 대형 강자 충돌기 (LHC) 16.5 마일 (27km) 의 긴 고리를 처음으로 분사했습니다. 이는 LHC 역사상 세계입니다. 대형 강자 충돌기 (LHC) 는 스위스 제네바 교외의 유럽 핵연구센터 (CERN) 실험실에 위치하고 있다. 그 목적은 빛의 속도에 가까운 속도로 고에너지 양성자 빔을 부딪히는 것이다. 선언의 목표는 힉스 입자를 만들고 발견하는 것이다. 이것은 표준 모델에서 마지막으로 누락된 부분이자 아원자 물질의 행동에 관한 우리의 가장 좋은 이론이다. (존 F. 케네디, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자) 하지만 목표는 그 이상입니다. 우리가 정말로 하고 싶은 것은 완전히 예상치 못한 것을 발견하는 것이다. 이렇게 크고, 이렇게 새로운 것은 우리가 교과서를 다시 써야 한다는 것을 의미한다.
대형 강자 충돌기는 소리 없이 열리지 않았다. 몇 주와 몇 달 전, 언론은 숨막히는 공포 이야기로 가득 찼고, 대형 강자 충돌기는 블랙홀을 형성하고 지구를 파괴할 것이다. 언론은 이러한 감각적인 주장을 잘 반박했지만, 이 보고서는 가장 책임감 있는 인쇄, 온라인, 방송 매체조차도 발표할 수 없을 정도로 훌륭하다.
LHC 가 있는 유럽 입자물리학연구소 연구소는 LHC 가 발사한 첫 번째 빔을 언론에 초대하기로 했다. 블랙홀에 대한 열광은 언론의 출현을 확보했다. BBC, 미국 케이블 뉴스망, 로이터 통신, 12 여 개의 국제 언론이 의식에 참석했다. 블랙홀은 언급하지 않고, 공공관계의 관점에서 볼 때, 이것은 위험한 선택이다. 새로운 가속기는 까다로운 야수, 특히 대형 강자 충돌기이다. 수천 개의 자석, 수만 개의 전원 공급 장치 및 모니터링 전자 장치로 구성됩니다. 가장 경미한 사고로 인해 첫 번째 성공적인 빔 주기가 며칠 또는 몇 주 지연될 수 있습니다. [사진: 세계에서 가장 큰 원자 분쇄기 (LHC).
그날 아침 긴장된 순간이 있었다. 처음 몇 번의 시도는 모두 실패했다, 왜냐하면 일부 반란의 힘의 원천 때문이다. 그러나 현지 시간 오전 10:30 에서 가속기 운영자는 매우 낮은 강도의 양성자 한 다발을 전체 종합체를 통과하는 데 성공했다. LHC 는 본질적으로 반대 방향의 빔을 수용하는 두 개의 가속기이기 때문에 다음 단계는 두 번째 빔 튜브 세트를 통해 빔을 유도하는 것입니다. 첫 성공 직후 일이 발생했다. 세계 언론은 이 기술 성과를 사실대로 발표했다. 입자 물리학은이 매체에서 거의 노출되지 않습니다.
그것은 전 세계의 관심을 끌었지만, 그날의 성과는 상대적으로 제한적이었다. 피드 가속기의 저능한 저강도 빔이 대형 강자 충돌기에 주입됩니다. 빔은 링 안에서 여러 번 순환되는데, 에너지는 매우 낮습니다. 즉, 대형 강자 충돌기 설계의 가장 낮은 에너지입니다. 대형 강자 충돌기는 더 작은 가속기에서 입자 빔을 수신한 다음 수신 에너지보다 15 배 이상 빠르게 작동합니다. 첫 번째 시도에서는 빔을 가속할 의도가 없습니다. 성공적으로 한 바퀴 돌면 충분하다.
또한 빔의 강도는 설계 강도의 10 분의 1 미만입니다. 입자 번들에서 강도는 빛의 밝기와 비슷합니다. 더 많은 양성자를 추가하거나 더 작은 크기에 초점을 맞추면 번들이 더 강해질 수 있습니다. 그 날, 초점은 여전히 미래의 목표였으며, 단지 몇 개의 양성자만 가속기에 넣어졌다. 처음에는 실제 가속기 전자 장비의 시간이 완전히 정확하지 않았다. 그래서, 분명히, 아직 갈 길이 좀 남아 있다.
하지만 어쨌든. 이것은 사람을 흥분시키고, 의심할 여지없이 전면적인 행동으로 나아가는 중요한 디딤돌이다. 코르크 마개가 찔려 찢어졌다. 나는 샴페인을 너무 많이 마셨다. 뒷면에서 사진 한 장을 찍다. 오늘 날씨가 좋다. 나는 유럽 핵 연구 센터의 첫 번째가 아니다. 결국, 대형 강자 충돌기에 대한 나의 관심은 고에너지 입자를 산산조각 내는 데 사용되었고, 그때는 충돌이 일어나지 않을 것이라는 것을 모두가 알고 있었다. (빌 게이츠, 지혜명언) 대신, 저는 미국의 주력 입자 가속기 연구소인 페르미 연구소에서 일하고 있으며, CERN 을 제외한 가장 영향력 있는 대형 강자 충돌기 데이터 분석에 종사하는 연구 기관입니다. 두 실험실은 형제이며, 기술적 장애가 극복되었을 때 우리는 서로 환호했다. 페르미 연구소에서 우리는 9 월 10 일 저녁에 과학자와 지역 사회를 위해 잠옷 파티를 열기로 했다. 이것은 심상치 않다. 수백 명의 현지인들이 새벽 2 시에 나타나 현지 시간으로 오전 4 시 30 분에 빛의 성공적인 순환을 기다리고 있다. 나는 왔다갔다하며 대중과 기자와 이야기를 나누었지만, 편집자들이 그들을 유럽과 다른 과학자들에게 보내도록 설득할 수는 없었다. 관중들의 환호성이 충분히 커서, 나는 그들이 동쪽으로 4400 마일 떨어진 유럽 입자물리학 연구소에서 모두 들을 수 있을 것이라고 생각한다.
물론, 2008 년 9 월 10 일 오전 성공은 매우 중요하지만, 그들은 단지 지구에서 가장 강력한 입자 가속기를 가동하는 예상 결과를 향해 한 걸음 내딛을 뿐이다. 이를 위해 LHC 주변의 1232 거대 자석에 대한 전전류 테스트가 필요합니다. 그래서 CERN 의 가속기 직원들은 이 일의 완성에 주의를 돌렸다. 이것이 문제입니다. 9 월 22 일, 결함이 있는 땜납 접합이 구리 버스를 과열시켜 녹인 다음 아크를 발생시켰을 때, 운영자는 마지막 자석 세트를 철거한 다음 액체 헬륨으로 가득 찬 보온병을 관통하여 자석이 10000 암페어의 전류를 견딜 수 있게 하여 강력한 자기장을 가능하게 하고 있다. [갤러리: 대형 강자 충돌기에서 힉스 보손 찾기]
관통 후 헬륨은 고압 하에서 방출된다 ... 35 톤의 자석을 옆으로 밀고 18 인치를 옆으로 밀고 장착 브래킷을 견고한 콘크리트에서 빼낼 수 있는 강력한 분사류를 형성한다. 헬륨의 온도는 영하 450 도로 대형 강자 충돌기의 터널을 1 마일 식혔다. 손상을 복구하고 추가 장애 보호 장치를 추가하는 데 1 년이 넘게 걸렸습니다.
20 10 년 2 월 27 일, 대형 강자 충돌기의 가속기 직원들이 다시 시도할 준비를 하고 있다. 그런 다음 약 1 시간 30 분 동안 이 연습을 반복하고 반대 방향으로 빔을 다시 순환합니다. 이번에는 언론에 알리지 않고 한 번 시도했다. KLOC-0/9 년 3 월까지 노동자들은 마침내 빔을 이전의 세계기록 가속기 페르미 테바톤보다 3.5 배 높은 에너지로 가속시켰다. 그날 나는 마침 CERN 에 있었는데, 이 성과는 날이 밝기 전에 완성되었다. 나는 동료들과 함께 모니터를 본다. 빔이 안정을 선언하자 샴페인, 등을 두드리며 환호가 다시 나타났다. 이번에는 TV 카메라가 없습니다.
그날부터 대형 강자 충돌기 (LHC) 는 단지 과학적 현상일 뿐 ... 링 주위에 배열된 네 개의 탐지기에 특이한 광선을 보냈다. 지금까지 과학적 성과는 엄청나다. 두 개의 큰 실험은 각각 800 여 편의 논문을 발표했고, 전체 연구 계획은 2000 여 편의 논문을 발표했다.
지난 10 년 동안 가장 영향력 있는 발견은 힉스 입자인데, 이는 입자물리학 표준 모델에서 마지막으로 누락된 부분이다. 20 12 년 7 월 4 일 1000 여개 방송국, 관객 10 억을 다시 한 번 전 세계 시청자들에게 발표했다. 세계는 발견의 흥분을 다시 한번 공유했다. [6] 힉스 보손 입자의 의미 발견]
대형 강자 충돌기의 미래는 확실히 밝다. 이미 10 년을 성공적으로 운영했지만, 우리의 목적은 가속기로 계속 탐구하는 것이다. 현재, 이 계획은 적어도 향후 20 년 내에 계속 시행될 것이다. 실제로 20 18 말까지 대형 강자 충돌기의 실험은 시설 수명 기간 동안 기록된 데이터의 3% 만 수집할 것으로 예상된다. 20 18 년 말, 대형 강자 충돌기는 2 년 동안 운행을 중단하고 개조 업그레이드를 할 것이다. 202 1 설날에 운행을 재개하여 탐사선을 대폭 끌어올릴 예정이다. 우리는 대형 강자 충돌기를 이용하여 어떤 과학적 진실을 발견할 수 있는지 알 수 없다. 이것이 바로 과학을 하는 것이다. 만약 우리가 무엇을 발견할 것인지 안다면, 그것은 연구라고 부르지 않을 것이다. 하지만 LHC 가 지혜와 기술의 명주라는 것은 의심의 여지가 없다. 이는 과거 연구원들이 기대할 수 없었던 성과다. 대형 강자 충돌기는 가장 작은 거리 척도와 가장 높은 에너지를 탐지하여 우주의 마지막 우주 조건을 재현할 수 있지만, 빅뱅 후의 상황은 조분의 1 초밖에 되지 않는다. 그것은 탐구와 발견의 도구이다. 우리는 이제 막 시작했다. 멋질 거예요.
생일 축하합니다. 대형 강자 충돌기입니다.
생명 과학 잡지에 처음 발표되었습니다.
돈 링컨은 페르미 연구소의 물리학 연구원이다. 그는' 대형 강자 충돌기: 스입자의 비범한 이야기와 너의 머리를 뜨겁게 하는 다른 것들' (존 홉킨스 대학 출판사, 20 14) 의 저자이며 일련의 과학교육 동영상도 제작했다. 그를 따라 페이스북에 가다. 이 논평에서 표현된 관점은 그의 관점이다.
돈 링컨은' 생활과학 전문가의 목소리: 논평과 관점' 에 이 문장 공헌을 했다. ""