Макет адронного коллайдера своими руками

Как правильно:Построить адронный коллайдер в домашних условиях за 24 часа

Кладезь мудрости Вводная часть · Все руководства · Случайное руководство Найти дельный совет

Краткое руководство по постройке карманного адронного коллайдера для чайников. Итак, предупреждаю вас — свойства коллайдера до сих пор не полностью выяснены, и куда девается примерно половина энергии коллайдера, неизвестно. Из-за этого коллайдер был запрещён в 2034 Дартом Херохито. Так что стройте коллайдер на свой страх и риск.

А что я? А я уже судимый, я не строю, я только руководства пишу…

Ну что ж, приступим.

Для начала надо кое-что разъяснить — адронные коллайдеры бывают нескольких видов:

• Респерспективненькие — коллайдеры с последующей возможностью респерспективнизации;
• Экспрааприаторные — боевой коллайдер с возможностью экспрааприирования;
• С подвыперизподвыпертом — новая модель коллайдера со встроенным подвыперизподвыпертом;
• Марки «Siemens» — самые страшные коллайдеры, производство которых строжайше запрещено, так как этот вид коллайдеров, не нанося никаких внешних повреждений, напрямую разрушает мозг человека. Этот вид коллайдеров был изобретён Дартом Херохито в V веке нашей эры, во время его пребывания в Восточной Римской Империи. Соединив коробку из-под масла, требуху из огромного боевого робота и грязный платок Чака Норриса, он получил простейший коллайдер «Siemens». Попытавшись испробовать его, Дарт адронизировал мозги более чем 20 миллионам жителей Земли (приземлённые смертные назвали это эпидемией чумы, и с тех пор у землян проходит вакцинация — процесс, безболезненно удаляющий мозг и позволяющий существовать без его помощи. Именно поэтому для большинства людей коллайдеры «Siemens» не опасны).

Содержание

Технология производства в домашних условиях [ править ]

Респерспективненькие коллайдеры [ править ]

Делается очень легко: берётся пластиковая бутылка 1.5 литра, в нижней части прожигается дырка, на верхнюю часть надевается фольга и протыкается иголкой. (Последнее действие необходимо повторять в цикле не менее 3000 раз.)

Экспрааприаторный коллайдер [ править ]

Технология производства экспрааприаторного колайдера немного сложнее технологии производства респерспективненького, вам понадобится ведро воды, ножницы, фольга и пластиковая 1.5 литровая бутылка. Отрезаем дно бутылки, одеваем сверху фольгу, протыкаем (это действие необходимо повторить в цикле не менее 3001 раза), и коллайдер готов.

Подвыперизподвыпертый коллайдер [ править ]

Подвыперизподвыпертый коллайдер делается сложнее всех! Берется экспрааприаторный и респерспективненький коллайдеры. Очищаем бутылки от всей ентой дряни, затыкаем дырки фольгой, берём сигарету, закуриваем и прожигаем дырочку в боковой поверхности корпуса нашего подвыперизподвыпертого коллайдера. Теперь при помощи гашишевого топлива мы можем разгонять свой мозг до скорости приближающейся к скорости света, где впоследствии образуются чёрные дыры.

Топливо для коллайдера [ править ]

Все перечисленные в данном обзоре коллайдеры работают на биотопливе. Как правило, поставщиком оного является Средняя Азия. Но правительство многих стран не дремлет, из-за запрета на «временные переходы в другие миры» (УК РФ) топливо для колайдеров под бо-о-ольши́м запретом. Данный запрет был введён по предварительному сговору правительств многих стран с инопланетным разумом, так как представителей внеземного разума задолбали гастарбайтеры-земляне, появляющиеся в их параллельных мирах после применения адронного коллайдера.

Источник

Как сделать из подручных материалов небольшой андронный коллайдер?

Необходимо провести несколько экспериментов на дому.

Нет ничего проще. Адронные коллайдеры делятся на три типа.

1) Большой. Требуют огромных трудозатрат, и хороших навыков работы лопатой. Единственный экземпляр такого рода, безработные Французские энтузиасты с большим трудом собрали из отходов мусорной свалки, неподалеку от Женевы.

2) Средний. Его постройку и будем рассматривать.

3) Наладонный. К сожалению их выпуск для изготовлений в домашних условиях ещё не налажен в виду отсутствия в продаже необходимых нанониток и наноиголок.

Переходим к изготовлению.

Первым делом вам понадобится сварить из подручных материалов сам коллайдер. Схема прилагается:

Но сам коллайдер ничто без хорошего ускорителя адронов:

И главное, это крайне тонкая настройка ускорителя адронов, относительно самого коллайдера. Рекомендую заниматься этой настройкой только по утрам, не снимая ласт и водолазного костюма. :о)))

Все до безобразия просто.

Берете двух Андронов (можно просто двух человек мужского пола, но точность будет ниже).

Просите их разбежаться навстречу друг другу и сталкиваете их.

Адронный коллайдер! Андрон по гречески мужской, коллайдер сталкиватель, спихиватель. Так что у каждого мужчины свой коллайдер в штанах. Его и делать не нужно.

Что касается коллайдера для разгона частиц, то для начала нужно приобрести катод, насыщенный ионами водорода. Подвести к нему импульсное напряжение каких-то 750 Киловольт. И обеспечить инжекцию протонов. Далее эти протоны пустить по ускорителю с магнитами из сверхпрододника. Понадобиться криогенная машина с охлаждением до четырех градусов Кельвина.Короче миллиардов 10 понадобится для всех деталей на дому. Ну и участок нужен земли километров 80 на 80!

Если перевести дословно сталкиватель протонов. Он представляет из себя многокилометровый подземный туннель, в котором вставлены огромные электромагниты, в центре которых труба с глубоким вакуумом. В трубе в магнитном поле за счет силы Лоренца разгоняются протоны до огромных скоростей, близких к скорости света, и затем сталкиваются на мишени. При этом происходят различные ядерные реакции, по которым ученые исследуют вещество. В частности намереваются открыть бозон Хигса. И вроде последние эксперименты были удачными.

А разве его для этого строили?))) Я думал, там частицы элементарные разгоняют, сталкивают, изучают их треки. Ну, изучают материю. А счастье на других предприятиях делают. Наверное.

Не буду вдаваться в технические подробности, в двух словах — это ускоритель элементарных частиц. С помощью первых ускорителей физики открывали новые элементарные частицы — нейтрино, мю-мезоны и всякие всякие. Главная цель БАК , найти первоматерию из которой родилось все и создать экспериментальный большой взрыв, то есть понять как выглядела вселенная в первые тысячные секунды после своего рождения.

Бозон Хиггса, чё уж. Чем и подтвердили справедливость теории оного Хиггса о существовании скалярного поля Хиггса, которому все прчие частицы обязаны существованием у них массы.

Ещё одно открытие — доказана симметрия протонов и антипротонов. В том смысле, что у них одинаковы все характерисктики, кроме, понятное дело, электрического и адронного зарядов.

Исследованы параметры кварк-глюонной плазмы, которая до этого была лишь гипотетическим объектом.

Как вещества и антивещества полно во вселенной. Так называемые флуктуации вакуума не что иное, как рождение частиц и античастиц с взаимным самоуничтожением друг друга. И это происходит прямо сейчас и везде. В нашей атмосфере, при бомбардировке частицами высоких и сверхвысоких энергий образуется не мало античастиц. Те-же ускорители (ионов, реакторы, протон-антипротон в ФермиЛаб, недалеко от Чикаго, БАК, ускоритель в Дубне, и т.д. и т.п.). Например при аннигиляции нуклонов (протона, нейтрона) протон и антипротон выделяют энергию мс_2 и половина ее уноситься нейтрино, а не фотонами.

Не буду «сыпать» формулами, и примерами, на «пальцах» это примерно так. И в Мире немало процессов, где оно образуется.

Само образование антивещества не хитрый «трюк» для современных ученых, с его накоплением в магнитных ловушках. (к стати, обычные томографы в больницах, для определения опухолей, как раз и используют антивещество). Если не ошибаюсь, то сейчас в ЦЕРНе уже нарабатывают анти-водород. а это уже не просто частица, а «полновесный» анти-атом, и в планах синтез анти-гелия.

Проблема в том, что антивещество энерго-затратно хранить, и наработка пока очень дорогая и низкая. Но это не значит, что в будущем это не будет исправлено.

Источник

Что интересного происходит в науке

Страницы

24 апреля 2012 г.

Механическая модель коллайдера

Год назад, в рамках фестиваля «Весна науки», который ежегодно проходит в Льеже, мы с женой сконструировали механическую модель коллайдера элементарных частиц. Это очень простая модель, в которой катаются, сталкиваются и разлетаются металлические шарики. Но с помощью нее можно продемонстрировать с десяток физических явлений, которые происходят в реальных ускорителях и детекторах. Демонстрация модели школьникам шла на ура, они после объяснений сами лезли запускать шарики и регистрировать столкновения.

Сейчас у меня наконец-то дошли руки до того, чтоб снять ее в действии и рассказать, что интересного можно с помощью нее показывать.

Рис. 1. Общий вид механической модели коллайдера.

Наша механическая модель состоит из С-образной трубы из плексигласа, металлической вставки хитрой формы, двух желобов, которые через окошки ведут в трубу, и поддона с мелким песочком, который играет роль детектора. Если одновременно отпустить два шарика, то, скатившись по желобам и влетев в кольцо, они столкнутся в центре металлической секции, вылетят наружу, и прочертят следы в тонком слое песка.

Рис. 2. «Детекторная» часть модели.

Все эти явления — чисто механические, здесь нет ни электричества, ни магнетизма, ни какого-то виртуального моделирования столкновений. Несмотря на кажущуюся примитивность, эта модель подкупает своей «настоящестью». Все явления происходят на наших глазах, они осязаемы — и тем не менее они в кое в чем похожи на процессы в реальных коллайдерах элементарных частиц.

Вот видео, на котором всё это показано в действии. Файл довольно тяжелый, т.к. я загрузил видео в HD, и поэтому лучше смотреть на полном экране (вот прямая ссылка на youtube):

Сопроводительные пояснения (для сравнения см. устройство LHC и устройство типичного современного детектора).

• Инжекция — в настоящих ускорителях частицы вначале предварительно разгоняют до небольших энергий и лишь потом их вспрыскивают (инжектируют) в основное ускорительное кольцо.
• Динамика частиц в ускорителе — циркулируя в кольцевом ускорителе, частицы постепенно теряют свою энергию, а также стремятся расплыться вдоль кольца. В реальных коллайдерах оба этих эффекта компенсирует ускорительная секция, которая отсутствует в этой механической модели.
• Бетатронные колебания — попав в ускоритель, частицы вовсе не ложатся на идеальную траекторию, а колеблются относительно нее в поперечной плоскости. Эти колебания необходимо держать под контролем, чтобы пучок не задел стенки вакуумной камеры. Впрочем, в электрон-позитронных коллайдерах бетатронные колебания с течением времени быстро затухают из-за излучения.
• Столкновения частиц в настоящих коллайдерах происходит внутри детекторов. Вакуумная труба в этих местах очень узкая и тонкостенная, чтобы не мешать разлетаться столкнувшимся частицам. Эти частицы оставляют свои следы в нескольких слоя детектора, и по ним физики восстанавливают картину столкновения. В нашей модели шарики разлетаюся после столкновения, прочерчивая след («трек») на тонком слое песка.

Рис. 3. Пример столкновения.

• Характеристики треков позволяют кое-что узнать о самом столкновении. Направления треков указывают на точку, в которой оно произошло, а из длин треков можно извлечь энергии шариков — это очень похоже на то, как анализируются результаты настоящих столкновений элементарных частиц. У нас треки часто получаются не сплошные, а в виде отдельных «пикселей», что тоже очень похоже на ситуацию в реальных детекторах. И для пущего сходства треки иногда получаются не прямыми, а заметно закрученными (хотя причины для этого, конечно, разные).
• Паразитные столкновения — и в реальном ускорителе, и в этой модели далеко не каждое столкновение регистрируется детектором. Если после столкновения частицы не приобрели достаточно большого поперечного импульса, то они «улетают в трубу», и детектор их не видит. При анализе реальных столкновений надо всегда помнить про эти процессы.
• Угловое распределение — даже если бы начальные состояния реальных сталкивающихся частиц были точно известны, результат каждого конкретного столкновения предсказать нельзя, это одно из ключевых свойств квантовой механики. Поэтому физики не довольствуются одним столкновением, а повторяют его множество раз и смотрят получившиеся распределения результатов. В нашем случае, это иллюстрируется угловым распределением при повторных столкновениях.
• Сгустки частиц — вероятность столкновения в одной пары частиц в реальных ускорителях ничтожно мала. Поэтому там в каждом направлении циркулирует не одна частица, а целый сгусток из миллиардов частиц.
• Эффект нагромождения (pile-up) — когда количество частиц в сгустке достаточно велико, при одном столкновении сгустков может произойти сразу несколько независимым столкновений частиц. Результаты столкновения нагромождаются в детекторе друг на друга, и из анализ становится непростой задачей. Здесь можно заметить, что направления треков четко указывают на то, что произошло несколько столкновений в разных точках.

Рис. 4. Пример столкновения «сгустков» из нескольких шариков.

• «Мертвое время» детектора — детектору всегда требуется некоторое время на то, чтобы «считать» треки, передать данные в компьютер и очистить детектор. Во время этого процесса детектор не готов воспринимать новые частицы. Это «мертвое время» детектора влияет на его быстродействие.

Если кто-то захочет самостоятельно сделать подобную модель, то вот несколько замечаний и советов.

1) Самая сложная в изготовлении часть — это труба. Мы заказывали ее в фирме, которая как раз гнет трубы из плексигласа. Главная трудность — сделать так, чтоб внутренняя поверхность была гладкой и ровной, без морщин. При таком соотнощении радиуса трубы и радиуса закругления это оказалось не так уж и просто, фирма сделала это вовсе не с первой попытки. Для примера выкладываю чертеж трубы с параметрами, которые я запросил у фирмы. Можно, конечно, сделать трубу из чего-то другого, надо только убедиться, что материал достаточно жесткий — иначе шарик не будет долго катиться (на нашей модели он делает 3-4 оборота, это достаточно для демонстрации).

Источник