Post on 06-Jan-2016
description
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
prezenter: Mariusz Sapinski, slajdy: Andrzej SIEMKO CERN, Departament Wiązek
Jak działa LHC
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012M. Sapinski, A. Siemko
Kompleks akceleratorów w CERN
Akceleratory są to urządzenia badawcze służące do przyspieszania cząstek do prędkości bliskiej prędkości światła oraz do późniejszego ich zderzania z innymi cząstkami.
Zespół akceleratorów w CERN-ie jest największy i najbardziej uniwersalny na świecie. W jego skład wchodzą zarówno akceleratory (przyspieszacze), deakceleratory (spowalniacze) jak i zderzacze (kolizjonery) cząstek elementarnych.
Wykorzystywane są wiązki elektronów, pozytonów, protonów, antyprotonów a także "ciężkich jonów" (jąder atomów takich jak tlen, węgiel, siarka, ołów oraz krotkozyjacych izotopow).
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012M. Sapinski, A. Siemko
Geneva AirportLHC
CERN Meyrin site
SPS
CERN Prevessin site
CMSATLAS
CERN – GenewaKompleks Akceleratorów
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Kompleks akceleratorów w CERN
2004: The 20 member states
????
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko
Kompleks Akceleratorów w CERNSchemat tuneli LHC i SPS
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Akcelerator
Liniowy
(LINAC 2) 1978
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Booster
(PSB) 1972
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Synchrotron
Protonowy
(PS) 1959
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko, M. Sapinski
PS, East Hall, instalacja eksperymentu w którym detektory połprzewodnikowe krzemowe i diamentowe) będa naświetlane dużymi dawkami promieniowania w warunkach kriogenicznych.
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Synchrotron jonów niskoenergetycznych
(LEIR) 2005
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Dezakcelerator
antyprotonow
(AD) 1999
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Supersynchrotron
Protonowy
(SPS) 1976
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Wielki Zderzacz
elektronow i pozytonow
(LEP) 1989-2001
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko 16/04/2007
CERN – najbardziej zaawansowany kompleks akceleratorowy na świecie
Wielki Zderzacz
Hadronow
(LHC) 2008
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
LHC jest podwójnym synchrotronem o ośmiokrotnej symetrii
Energia nominalna: 7 TeV Energia początkowa: 450 GeV Obwód pierścienia: 26658.883 m Średnica pierścienia: ~8.6 km
Pierścień podzielony jest na 8 niezależnych sektorów
8 łuków (ca. 2500m) 8 sekcji prostych (ca. 600m)
Sektor składa sie z 23 komórek ca. 105m
Dwie przeciwbieżne wiazki 4 punkty przecięcia wiązek
A. Siemko
Główne parametry LHC
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Parametry wiązek protonów LHC
Częstotliwość obiegu wiązki 11.245 kHz Liczba paczek w wiązce 2808(1380) Liczba protonów w paczce 1.15(1.7) x 1011 Średnica paczki w punkcie zderzeń 16μm Długość paczki 7.55 cm Odstęp miedzy paczkami ~7(14) m Energia wiązki 2 * 360 MJ Prąd wiązki 0.54 A
A. Siemko
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 20-26/9/2009
Momentum at collision 7 TeV (1 eV = 1,6 × 10-19 Joule)
Number of bunches 2808
Protons per bunch 1.15 1011
Total number of protons 6.5 . 1014 (1 ng of H+)
Energia wiazek LHC
700 MJ może stopić 1 tonę
miedzi
Energia zmagazynowana w 2 wiązkach: 724 MJoule
Energia potrzebna do stopienia 1 tony Cu: 700 MJoule
700 MJ zdysypowane w czasie 88 s
700.106 / 88.10-6 8 TW
Moc wszystkich elektrowni na świecie
3.8 TW
18A. Siemko
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012 19/35
Protekcja urządzeń nadprzewodnikowych – wyzwania
5-9-2011
Wiązka 100 MJ
Limit “Quenchu”
15-100 mJ/cm3
56 mm
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Protekcja urządzeń nadprzewodnikowych
A. Siemko
RH23
RH87
RE52RE48
RE58
RE62
RE72
RE78
RE82
RE12RE88
RE22
RE18
RE28
RE42
RE38
RE68
UJ 46
UA47
UJ 47RA47
UW45
US45
UL46
TX46
UJ 44
UX45
RA43
UA43
UL44
UJ 43 RR53
UJ 53
UXC55
USC55
PM54
PX56
RZ54UP53
UJ 561
UJ 57
RR57
UJ 56
PM56
UL56TU56
UD62
UJ 62
UJ 63
PM65
UJ 64
UA63
RA63
TD68
UP62
UL64
PZ65
PX64
UJ 66
UJ 67
UJ 68
UX65
UA67
RA67
TD68
UD68
UP68
UL66
TX64
UW65 US65
Point 7
RR73
RR77
UJ 76
PM76
TZ76
RA83
UA83
UJ 83
UJ 84
PM85
PX84
PZ85
UX85
TX84
UL86
UA87
RA87 UJ 86
UJ 87
UW85
US85
UL84
TI 8UJ 88
PGC8
TJ 8
RR13
UJ 13
RT12
UJ 14
US15
TI 12
PM15
PX14
UX15
UL14
UJ 12
LSS4
P M I 2
UJ 17
UJ 18
UJ 16TI 18
RR17
PM18 PX16 PX15
USA15
UL16
UJ 22
UJ 23UJ 24
UA23
RA23
TI 2
PGC2
RA27
UJ 26
PX24
UX25
PM25
UW25US25
UL24
UL26
UJ 27 UA27
ALICE
PZ 33
PM32
UJ 32 UJ 33
RZ33
TZ32
CMS
Point 6
LHCb
ATLAS
SPS
PX46PZ45
PM45
RT18
Point 8
Point 5
Point 4Point 3.3
Point 3.2
Point 2
Point 1Point 1.8
ca. 1700 Elektrycznych obwodów
magnesów nadprzewodnikowych
~20000 kanałów zabezpieczających
urządzenia nadprzewodnikowe
4000 monitorów strat wiązki
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Monitory promieniowania synchrotronowego
Monitory pozycji wiązki
Monitory strat wiązki
Base-Band-Tune (BBQ)
Jak kontrolujemy wiązki LHC - instrumentacja
Scanery drutowe
Monitory gęstości paczek
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
0.9993930.9999978
A. Siemko
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012 23/35
LHC - Nominaly Cykl Pracy
Beam dump
Wstrzykiwanie wiazek
Ogniskowanie
Zderzenia
Stabilna praca
Ramp down 35 mins
Injection ~30 mins
Ramp 17 mins
Squeeze 8 mins
Collide 1 mins
Stable beams 0 – 30 hours
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Wstrzykiwanie wiązek do LHC
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Przyspieszanie i ogniskowanie wiązek
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Produkcja świetlności/fizyki
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Ilość danych zarejestrowana do dzisiaj
A. Siemko
W 1/fb danych jest okolo 20000 bozonow Higgsa, rejestrujemy zaledwie drobna czastke z nich
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Gdzie jest Higgs?
A. Siemko
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Gdzie jest Higgs?
A. Siemko
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012A. Siemko
Podsumowanie
CERN jest największym na świecie laboratorium fizyki cząstek i ma największy kompleks akceleratorów, w tym akcelerator LHC.
Mamy nadzieję, że eksperymenty LHC wyjaśnią wkrótce kilka najważniejszych zagadek przyrody.
W CERN trzynaście tysięcy ludzi z całego świata … jest zafascynowanych pracą badawczą, z entuzjazmem poświęca czas na rozwiązywanie problemów
doświadczalnych i teoretycznych,
LHC jest fantastyczną „maszyną”. Dotychczasowy postęp jest prawdziwym dowodem na moc
nadprzewodnictwa i demonstracją umiejętności i zaangażowania ludzi, którzy budowali LHC.
Kurs dla polskich nauczycieli fizyki w CERN 19/11/2012
Dziękuję za uwagę
Życzę Państwu:
zdobycia w CERN inspiracji do tego jak trudne zagadnienia z fizyki przekazać w sposób atrakcyjny i przystępny,
jak również wielu radości z dzielenia się zdobytymi doświadczeniami z młodymi ludźmi w Polsce.