Perplasesi i hadroneve
Postuar: 10 Qershor 2014 Autor: Blediona Gashi
Përplasësi i madh i hadroneve (LHC)
RedaktoLaboratori me i madh(shpejtuesi i grimcave),i cili punon me grimcat që kanë energjinë më të madhe është ai i ndërtuar nga Organizata Europiane për Hulumtime Bërthamore (CERN).U ndërtua brenda një dekade (1998-2008) me qëllim që të mundësoj testimin e teorive të ndryshme të fizikës së grimcave elementare dhe të fizikës së energjive të mëdha.Qëllimi i ndërtimit tëkëtij përplasësi ishte identifikimi i një grimce të parashikuar teorikisht në modelin standart-bozonit te Higgs (Higgs dhe 5 pjesmmarrës të tjerë)dhe grimcave të tjera të propozuara nga teoria e supersimetrisë. Hadronet janë grimca të përbëra nga kuarket që mbahen të lidhura me forca të forta.Ku më të njohurat janë protonet dhe neutronet po ashtu edhe mezonet.Sinktromi i LHC-së është i dizajnuar të bëjë përplasjen e dy rrezeve protonike me energji deri më 7Tev ose 2 µJ për një proton ku kjo energji deri në2015 planifikohet të jetë 7 herë më e madhe. Në ndërtimin e LHC-ja janë angazhuar rreth 1000 shkencëtarë e inxhinierë nga 100 vende të botës,prej rreth 100 univerzite e laboratore.LHC-ja gjendet në tunelin prej 27 km,në thellësi 175 m në kufirin franko-zviceran në afërsi të Gjenevës(picture 1).Kështu LHC-ja është ndërrmarrja më e madhe eksperimentale në historinë e njeriut .Çmimi i saj përafërsisht është 7.5 miliardë euro.Edhe në aspektin e përpunimit të të dhënave LHC-ja është gjigant i vërtetë ku përfshihen 35 vende në rrjetin më të madh kompjuterik që duhet të përpunoj të dhënat nga LHC-ja prej dhjetrat petabit (1 PB=〖1000〗^5B) brenda vitit.
Historiku :
Redakto
Ideja për të krijuar një qendër të tillë, e hedhur në 1949 nga nobelisti francez Loius de Broglie, u kristalizua mbas Luftës së Dytë Botërore dhe pikërisht me fillimin e punimeve për ndërtimin e kësaj qendre në 1954, në vazhdën e përpjekjeve për gjetjen e një bashkëpunimi mes shteteve evropiane. Kjo qendër ishte fryt i bashkëpunimit të 11 shteteve fondatore: Belgjikës, Danimarkës, Francës, Gjermanisë, Greqisë, Italisë, Jugosllavisë, Mbretërisë së Bashkuar, Norvegjisë, Suedisë dhe Zvicrës. Sot CERN-i numëron 20 shtete anëtare, 6 shtete dhe 2 organizata observatore (ndërmjet të cilave SHBA, Rusia, Japonia, India etj.), si dhe rreth 35 shtete të tjera pjesëmarrëse pa të drejta specifike në këtë organizëm. Këto shifra tregojnë më së miri implikimin, rëndësinë dhe kontributin e këtij laboratori gjigand në kërkimin shkencor në rang botëror. Qëllimi i LHC-së: Objektivi i kërkimeve të CERN-it është pikërisht studimi i grimcave pafundësisht të vogla. Dihet që grimcat e vogla dhe më të njohurat janë molekulat. Këto të fundit përbëhen nga atomet, të cilët përbëhen nga grimcat e quajtura protone, neutrone dhe elektrone. Protonet dhe neutronet formojnë atë që quhet hadron. Vetë hadronet janë të përbërë nga grimca akoma dhe më të vogla, që janë kuarket dhe gluonet (quarks, gluons). Por të tërë këta elementë janë tashmë të njohur nga shkenca bashkëkohore. Ajo çka shkencëtarët e sotëm mundohen të zbulojnë është fakti nëse me këto grimca kemi arritur në infinitin e materies, apo ka dhe grimca akoma më të vogla që përbëjnë tërë këta elementë që përmendëm deri tani. Në këtë laborator, bërthamat atomike apo protonet përplasen me shpejtësi marramendëse (deri në 99,9999991% të shpejtësisë së dritës) nëpërmjet disa mekanizmave tejet të ndërlikuar dhe specialë, për t‘ju dhënë një energji të jashtëzakonshme. Nga kjo përplasje specialistët shpresojnë të arrijnë në grimca pafundësisht të vogla dhe njëkohësisht të panjohura deri më tani, për të krijuar një ide mbi gjendjen e universit në momentet e para të krijimit të tij. Pra, vënia në kushte të përafërta të lëndëve përbërëse të universit, me një shpejtësi të përafërt me atë të dritës, bëhet për të krijuar në miniaturë fenomenin e Big-Bang. Gjatë këtij fenomeni, që mendohet të ketë ndodhur rreth 13 miliardë vite më parë, asnjë lëndë dhe as atomet nuk ekzistonin në gjendjen e sotme. Universi ishte i përbërë nga grimca elementare me energji të madhe që ishin: elektronet, protonet dhe kuarkët. Temperatura arrinte në vlera disa miliona, miliona gradë, duke krijuar kështu një gjithësi me një dendësi shumë të madhe. Kjo ide e ekzistencës së grimcave pafundësisht të vogla është në fakt një ide që është mbrojtur që në antikitet nga filozofi grek Demokriti (460 para Krishtit - 370 para Krishtit). Nga ky pikëvështrim, sfida për të arritur e zbuluar "pafundësisht të voglën" u bë një objekt kërkimi për shumë shkencëtarë.Për të përmbushur këto kushte u konceptua një mekanizëm gjigand, i quajtur Large Hadron Collider (LHC), i përkthyer në shqip, "Përplasësi i Madh i Hadroneve", ose përshpejtuesi i grimcave. Në këtë mekanizëm, grimcat do të qarkullojnë me një shpejtësi të përafërt me atë të dritës dhe ajo çka do të observohet do të jetë rezultati i përplasjes me njëra-tjetrën, dukuri që mendohet të ketë ndodhur në fenomenin Big-Bang. Sa për të dhënë një ide, në këtë përshpejtues, mbi 600 milionë grimca në sekondë do të përplasen me shpejtësinë e dritës. Të dhënat e marra nga ky fenomen do të arrinin në disa petabyte, gjë që do të ishte e barabartë me të dhënat e 150 mijë DVD-ve në sekondë. Një nga grimcat, që është dhe një nga subjektet kryesore të kërkimit, është e ashtuquajtura "grimca e Higgs-it" ("Higgs‘ boson"), ose siç njihet në mënyrë figurative, "grimca e Zotit" ("God‘s particle"). Me këtë objektiv u instalua dhe i famshmi LHC, që funksionon që prej këtij viti në parkun e CERN-it. Ekzistenca e kësaj grimce pafundësisht të vogël, deri tani është vetëm e supozuar.
Projektimi:
RedaktoLHC-ja është përshpejtuesi më i madh në botë .Ky përbëhet nga një tunel,me gjatësi 27 km ,me thellësi 50-175m,ka gjerësi 3-8 m.Ajo kalon në mes të kufirit Francë-Zvicërr.Ky tunel përbëhet ng 2tuba paralele që ndërpriten në 4 pika ku secila përmbanë një rreze proton që udhëton në drejtim të kundërt në unazë.Disa nga 1.232 magnetet e dipolit janë përdorur për të mbajtur trarët në rrugën e tyre rrethore.Ndërsa 392 dipole me 2 magnet janë përdorër për të mbajturë trarët e fokusuar për ti maksimizuar ndërveprimin midis grimcave dhe 4 pikave ku do të kalojnë dy trarët.Aty janë të instaluar rreth 1.600 magnete me peshe 27 mijë ton ku 96 ton janë super sulfid helium 4 që përdoret për ta mbajtur magnetin,këta janë të veshur nga bakri dhe niob-titani ku temperatura e tyre është 1.9 K(-271,25 ° C).
Detektorët e LHC-së:
RedaktoLHC-ja përbëhet nga shtatë detektorë,të cilët janë të vendosur në shpellat nëntokësore të LHC-së.Dy prej tyre më të mëdha janë ATLAS dhe CMS pastaj ALISE dhe LHCB kanë disa role të veqanta ,ndërsa 3 të fundit TOTEM,MOEDAL,LHCF janë më të vogël dhe përdoren pë kërkime të specializuara.
| Detektorët |
Përshkrimi |
|---|---|
| ATLAS | Ēshtë detektori më i madhë i grimcave,i cili ka madhësinë e një ndërtese pesë katëshe.Aty kërkohet shpjegimi i fenomeneve të reja të fizikës p.sh grimcat e Higsovit .Karakteristika kryesore e detektorit është sistemi i tij magnetikë i një superpërquesi me gjatësi 25m,në formë të cilindri ku kalon sasia e grimcave ku fusha magnetike i përkul grimcat për të matur impulsin e tyre. |
| CMS | Ka një peshë prej 12500 ton është detektori më i rëndënë botë.Ashtu si Atlasi edhe Cms hulumton grimcat e Higsovit ,kandidatët e grimcave për materien e errët dhe dimenzionet shtesë.Pjesa kryesore është një
magnet, fusha është 10o000 herë më e fortë Se ajo e Tokës.Kjo është e ndarë në shtresa ,ku hapsirat mes tyre janë të mbushura me gaz.Në këto hapësira mundësohet zbulimi i mezoneve me energji të larte. |
| Alice | Studiohet gjendja e materies siç ishte në milionin e sekondit pas
Big-Bangut.Ky detektorë përdoret për përplasje bërthamash të atomit të plumbit.Kjo rezulton me krijimin e temperaturave 100000 herë më të larta sesa në bërthamën e Diellit.Shkenctarët presin që protonet dhe neutronet,në një temeraturë të paimagjinueshme të shkrihen dhe do ti humbin lidhjet e rrjetave të tyre strukturore,kështu stmulohet gjendja e kuarkevedhe gluoneve . |
| LHCB | Merret me pyetjet se pse universi është i përbërë
kryesisht nga materia dhe jo nga antimateria.Shkenctarët janë duke studiuar ndryshimin e vogël në mes materiës dhe antimateriës.Besuar në të ashiquajturën e bukura.Për ti identifikuar këto grimca,shkenctarët kanë ndërtuar disa superdetektore të veçanta |
Kompjuterizimi dhe analiza e objekteve:
RedaktoArtikulli kryesor: LHC Computing Grid LHC Computing Grid është një projekt bashkëpunues ndërkombëtar që përbëhet nga një rrjet me bazë kompjuterike të rrjetit të infrastrukturës që lidh 140 qendra kompjuterike në 35 vende (mbi 170 në 36 vende, si të vitit 2012). Ajo ishte projektuar nga CERN për të trajtuar volumin konsiderueshëm të të dhënave të prodhuara nga eksperimentet e LHC. Deri në vitin 2012 të dhënat nga mbi 300000000000000 (3 x 10 14 ) LHC goditjet proton-proton janë analizuar, [ 8 ] të dhënat e LHC që ishte duke prodhuar rreth 25 PB në vitë, dhe Computing Grid LHC ishte bërë i madh në botë rrjetit informatikë (si i vitit 2012), që përbëhet nga mbi 170 objekte informatikë në një rrjet në të gjithë 36 vendet e botes.
Testiinagurues:
RedaktoRrezet që qarkulluan në tunel në mëngjesin e 10 shtator 2008 kanë gjuajtur me sukses protonet në tunel,3km në kohë.Grimcat u lëviznin në drejtim të akrepave të orësdhe u kthyen në rrethnë 10:28 sipas kohës lokale.LHC e përfundoi me sukses një prove të madhe . Pasiqë udhëtojnë 3 seri 2 prej tyre bien në sipërfaqen kompjuterike ku protonet udhëtojnë në gjatësitë plotë në tunel.U deshë më pak se një orë për të udhëhequr grimcat në qark.Cern dërgoi me sukses një rreze të protoneve në drejtim të kundërt ,duke pritur më shumë se një gjysmë ore për shkak të problemeve ,ku ato u kthyen në 14:59.
Incidentinë LHC-2008
RedaktoDifekti i ndodhur me 19 shtator 2008 ne LHC-ne e Cern-it sic qe parashikuar ka pas qene shkaktuar pikerisht nga nje lidhje e dobet elektrike qe ka sjelle rrjedhje heliumi dhe si pasoje edhe ndalimin e LHC-se.Hetimet e kryera ne CERN si pasoje e rrjedhjes se heliumit ne sektorin 3-4 te tunelit te Perplasesit te Madh te Hadronve (LHC-Large Hadron Collider) kane konfirmuar se incidenti eshte pasoje e nje lidhjeje elektrike midis dymagneteve te pershpejtuesit. Kjo ka sjelle prishje mekanike ne sistem dhe rrejedhjen e heliumit ne tunel.Procedurat e sigurise ishin ne funksion dhe sistemet e sigurise funksionuan ashtu sic ish parashikuar duke evituar keshtu venien nen rrezik te personelit. CERN-i ka elementet e mjaftueshem per ndrimin e pjeseve te prishura, duke mundesuar keshtu rihapjen e LHC-se me 2009 dhe njekohesisht masat e duhura jane marre ne menyre qe te evitohen probleme te ngjashme ne te ardhmen.
|
Data |
Ngjarje |
|---|---|
| 10 shtator 2008 | CERN ka gjuajtur me sukses protonet e para në tunel. |
| 19 shtator 2008 | Ka ndodhur incidenti I madh si pasoje e lidhjeve të dobëta elektrike midis dy magneteve të përshpejtuesit në sektorin e 3 dhe 4
janë shkaktuar humbjet prej 6 ton helium të lëngshëm. |
| 30 shtator 2008 | I pari "Modestë" për energjitë lartë planifikon goditjet por u shty për shkak të aksidentit |
| 16 tetor 2008 | CERN lëshon një analize paraprake për aksidentin |
| 21 tetor 2008 | Inaugurimi zyrtar. |
| 5 dhjetor 2008 | CERN lëshon një analizë të detajuar |
| 20 nëntor 2009 | Energjia e ulët hynë për here të pare në tunel
pas aksidentit. |
| 23 nëntor 2009 | Goditjet e para grimcore në të katër detektorë
në 450 GeV. |
| 30 nëntor 2009 | LHC arrinë energjinë më të lartë të grimcës së përshpejtuar
me 1.18 Tev, duke mposhtur rekordin e Tevatron që ishte 0.98 TeV në rreze të mbajtura për tetë vjet. [ 52 ] |
| 15 dhjetor 2009 | Rezultatet e para shkencore, duke mbuluar 284
goditjet në ALICE detektor |
| Fillimi I shkurt 2010 | Goditjet e para proton-proton të Fermilabenergjisë,
të publikuara nga CMS ekipi I CMS. |
| 28 shkurt 2010 | LHC vazhdon operacionet për rritjen e energjisë për
të kaluar në 3.5 TeV për 18 muaj deri në dy vjet, pas të cilit do të mbyllen për t'u përgatitur për goditjet 14TeV (7 TeV per rreze). |
| 30 Mars 2010 | Të dy rrezet u përplasën në 7 TeV (3.5 TEV per
rreze) në LHC në 13:06 CEST, duke shënuar fillimin e programit të kërkimit LHC. |
| 8 nëntor 2010 | Filloi afati I parë me jonet e plumbit. |
| 6 dhjetor 2010 | Mbaroi afati me jone të plumbit .Mbaroi në fillim të vitit 2011. |
| 13 Mars 2011 | Në fillim te vitit 2011 u drejtuan rrezet me protone. |
| 21 prill 2011 | LHC bëhet për shpejtuesi më madh në botë për shkëlqim
drite shkëlqim prej 4.67 · 10 32 cm -2 s -1 , duke mposhtur rekordin e mëparshëm të Tevatronit që është 4.10 32 cm -2 s -1 mbajtur për një vitë. |
| 24 Maj 2011 | Mbërrinë hadronet glukon plasma. |
| 17 qershor 2011 | Eksperimentet me shkëlqim drite të lartë ATLAS
dhe CMS arrijnë 1 fb -1 të dhënave të mbledhura. |
| 14 tetor 2011 | LHCb arrin 1 fb -1 të dhënave
të mbledhura. |
| 23 tetor 2011 | Eksperimentet e larta shkëlqim drite ATLAS dhe
CMS arrijnë 5 fb -1 të dhënave të mbledhura. |
| Nëntor 2011 | Drejtimi I dytë me jonet e plumbit. |
| 22 dhjetor 2011 | Zbulimi i parë i ri I grimcës, χ b (3p) nga mesonet, është vërejtur me goditjet
proton-proton në vitin 2011. |
| 5 prill 2012 | Goditjet e para me rreze të qëndrueshme në vitin
2012 pas mbarimit të dimrit. Energji sa është rritur në 4 TeV në rreze (8TEV nëgoditjet). |
| 4 korrik 2012 | Zbulohet grimca e pare elementare, një teori e
re është "në përputhje me" torinë e . (Kjo tani është konfirmuar nga vetë teoria e Higgsit). |
| 8 nëntor 2012 | Zbulimi I pare I Bsmezoneve ne 2muaj (Bs0 →μ+μ−),ku shihen rezultatet
ne 3.5 sigma që mjafton për modelin standartë. |
| 20 Jan 2013 | Fillimi I një afati të pare që përplasen protonet me jonet . |
| 11 shkurt 2013 | Mbaroi afati I parë që përplasen protonet me
jonet . |
| 14 shkurt 2013 | Fillimi I mbylljes së parë ,për të përgatitur tunelin
për një energji më të lartë dhe shkëlqim drite. Ku u riaktivizua në fund të vitit 2014, LHC do të veprojë me një energjiprej 13 TeV ; po thuajse dyfish sa energjia e tij aktuale maksimale. |
| Shembull | Shembull |
Kostoja e LHC-se
RedaktoLHC (Large Hadron Collider) eshte nje nga eksperimentet shkencore me te kushtueshme te te gjitha koherave. Nje arritje teknologjike e races njerezore qe do ti lejoje kuptimin me te plote te pyetjeve thelbesore mbi universin. Ndertimi i tij kushtoi rreth 7.5 miliard euro dhe vuri ne prove te gjithe kapacitet inxhinieristike dhe shkencore te njeriut. Kostoja e larte e nje eksperimenti te tille beri qe “kusheriri” i tij amerikan SSC (Superconducting Super Collider) te anullohej ne vitin 1993. Kongresi amerikan e anulloi kete projekt me justifikimin se kostoja e tij ishte shume e larte, rezultatet e paqarta, dhe se amerika nuk kishte me cte provonte per supremacine e saj ndaj Bashkimit Sovjetik. Eshte tragjikomike te mendosh se nje projekt i tille u anullua per pune kostosh nderkohe qe per 15 vjet SHBA vazhdoi te shpenzoje ne menyre te pamatur ne cdo aspekt tjeter. Pas ketij anullimi topin e morri Europa e cila vendosi te financoje nje projekt me te njejtin qellim: ti pergjigjet pyetjeve thelbesore mbi krijimin e universit tone. Nje Europe e Bashkuar ne hapat e saj te pare (viti , me projekte te medha dhe qe do te theksoje rendesine e saj ne rang boteror. Edhe pse kostoja e ketij projekti eshte me te vertete kolosale, frytet e tij jane po aq kolosale. Pas krijimit të mini-Big Bangut në Large Hadron Collider, shkencëtarët CERN kanë arritur tashmë një tjetër rezultatet rekord në fushën e fizikës kuantike. Këtë herë në Gjenevë ishin në gjendje të krijojnë 38 atomet te antimateries dhe ti izolojne per nje fraksion sekonde. Sipas “modelit standard” të fizikës kuantike, çdo grimcë elementare e materies (proton, neutron, elektron) ka te bashkevlefshmen e saj ne boten e antimateries me ngarkese dhe spin te anasjellte. Per shembull elektronitikorespondonpozitroni (thermijeqerrotullohetrrethatomitpor me ngarkesepozitive). E njejta gje ndodh per antiprotonin (teanasjelltin e protonit) qekanjengarkese negative dhe qe eshte i vendosur ne berthamen e antiatomit. Krijimi i antimateries në laborator ose përdorimin e tij në teknologji nuk është më një risi.Problem iqendron ne studimin e karakteristikave te saj. Antimateria eshte tmerresisht e paqendrueshme ne boten e materies.Sapo nje thermije antimaterieje prek nje thermije materieje anihilohet (zhduket) duke cliruar keshtu energji. Duke qene se ne boten qe na rrethon materia eshte kudo e pranishme, nuk ka shume vend per te pritur antimaterien… pervec CERN-it. Duke qene se boshlleku total nukekziston ne praktike (sadotearrijmetekrijojmeboshllek do te mbetet nje sasi e vogel atomesh), shkencetaret e CERN-it pervec krijimit te nje boshlleku maksimal te lejueshem nga teknologjite e sotme, kane gjetur edhe nje zgjidhje tjeter per te ndaluar takimin e antimateries me materien. Fale fushave te forta magnetike ata kane arritur te ulin ne minimum energjine e therrmijave te antimateries ne menyre qe te leviznin sa me pakte ishte e h. Duke levizur fare pak per normat e botes atomike, antithermijat kishin me pak mundesite takonin thermijat e materies qe gjendeshin ne boshllekun e krijuar. Keshtu 38 antiatomet e hidrogjenit te krijuara kane mundur te qendrojne ne “jete” per 2/10 e sekondes. Nje kohe e mjaftueshme per te arritur te regjistruar te dhena mbi sjelljen dhe karakteristikat e tyre. Te dhane qe pas studimit do te mund te na lejojne te njohim me mire kete bote te cuditshme qe mendohet se mund te kete krijuar edhe universe antimaterieje. Sipas teorise se Big Bangut antimateria dhe materia ekzistonin kudo pas shperthimit te madhe. Megjithate natyra me sa duket ka nje tendence kundrejt materies. Keshtu per cdo 10^27 therrmija antimaterieje ekzistojne 10^27 + 1 therrmija materieje. Teksa cdo thermije antimaterieje asgjesoheshe nga therrmija e materies, teresia e 1 thermijave cdo 10^27 therrmija materieje qe mbijetuan i dhane jete universit tone sic e njohim ne sot. Studimi i karakteristikave te therrmijave te izoluara do te lejojne te njohim ndoshta perse natyra ka kete prirje kundrejt materies, dhe a eshte e mundur qe antimateria te kete krijuar nje “anti-univers” te anasjellte me tonin ne nje dimension paralel? Fale LHC pyetjeve me te rendesishme per racen njerezore po u arrihet gjithnje e me shume tu gjendet nje pergjigje.
Referecat
Redakto[Libri ’Fizika’ Shukri Klinaku]
http://www.blogshkenca.wordpress.com/2010/11/20/eksperimenti-alfa-cern-krijon-antimaterien/
/www.en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider#cite_note-33/