Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

W Fermilab powstał najpotężniejszy magnes dla akceleratorów cząstek

Recommended Posts

Naukowcy z Fermilab poinformowali o wygenerowaniu najsilniejszego pola magnetycznego stworzonego na potrzeby akceleratorów cząstek. Nowy rekord wynosi 14,1 tesli, a wynik taki uzyskano w magnecie schłodzonym do 4,5 kelwinów, czyli -268,65 stopnia Celsjusza. Poprzedni rekord, 13,8 tesli, został osiągnięty przed 11 laty w Lawrence Berkeley National Laboratory.

Zwiększenie indukcji magnetycznej to znaczące osiągnięcie w fizyce cząstek. Silniejsze magnesy mogą posłużyć do zbudowania doskonalszych akceleratorów, które zastąpią w przyszłości Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Magnesy są wykorzystywane w akceleratorach do kontrolowania poruszających się cząstek. Im są silniejsze, tym łatwiej kontrolować cząstki poruszające się niemal z prędkością światła.

Przez kilkanaście lat pracowaliśmy nad przekroczeniem granicy 14 tesli, więc to ważne osiągnięcie. W pierwszym teście uzyskaliśmy 14,1 tesli na demonstracyjnym magnesie, dla którego teoretyczna granica wynosi 15 tesli. Pracujemy nad wyciśnięciem z niego jeszcze więcej, mówi Alexander Zlobin, który stoi na czele grupy badawczej.

Przyszłość zderzaczy hadronów zależy od dostępności silnych magnesów, dlatego fizycy na całym świecie są zainteresowani pracami mającymi na celu stworzenie niobowo-cynowych magnesów o indukcji 15 tesli.

Sercem takiego urządzenia jest nadprzewodzący stop niobu z cyną. Prąd przepuszczany przez magnes powoduje pojawienie się pola magnetycznego. Jako, że materiał schłodzony jest do bardzo niskich temperatur, prąd nie napotyka oporu, nie dochodzi do generowania energii cieplnej. Całe energia elektryczna przyczynia się do wygenerowania pola magnetycznego.

Indukcja zależy zaś od maksymalnego napięcia prądu, jakie może znieść dany materiał. Niobowo-tytanowe magnesy Wielkiego Zderzacza Hadronów nie są w stanie pracować z napięciem, które pozwalałoby na osiągnięcie 15 tesli. Można to uzyskać magnesach niobowo-cynowych, problem jednak w tym, że są one kruche i mogą się rozsypać pod wpływem działających na nie olbrzymich sił.

Zespół z Fermilab stworzył taką architekturę magnesu, która go wzmacnia i pozwala przetrzymać ściskające i rozciągające go siły. Dziesiątki przewodów o okrągłym przekroju zostało skręconych w odpowiedni sposób, by uzyskane przewody spełniały specyficzne wymagania elektryczne i mechaniczne. Po utworzeniu z kabli zwojów całość była podgrzewana przez dwa tygodnie w temperaturach sięgających niemal 650 stopni Celsjusza, co nadało materiałowi właściwości nadprzewodzące. Następnie zwoje zostały zamknięte w żelaznych obejmach zamkniętych aluminiowymi klamrami, na co nałożono powłokę ochronną z nierdzewnej stali, która ma ochronić zwoje przed ich deformacją.

To olbrzymie osiągnięcie, kluczowe dla rozwoju kolejnych generacji kołowych akceleratorów cząstek, mówi Soren Prestemon, naukowiec z Berkeley Lab i dyrektor U.S. Magnet Development Program, w skład którego wchodzi zespół z Fermilab. To wyjątkowy krok milowy na drodze ku opracowaniu magnesów. Osiągnięcie zostało z entuzjazmem przyjęte przez badaczy, którzy będą w przyszłości wykorzystywali akceleratory nowej generacji.

Naukowcy z Fermilab zapowiadają, że w ciągu najbliższych miesięcy wzmocnią swój magnes pod względem mechanicznym i jesienią poddadzą go kolejnemu testowi, w czasie którego spróbują uzyskać 15 tesli. Ma być to wstępem do stworzenia jeszcze potężniejszych magnesów. W oparciu o ten projekt i o to, czego się nauczyliśmy, mamy zamiar udoskonalić magnesy niobowo-cynowe i w przyszłości osiągnąć 17 tesli, mówi Ziobin. Naukowiec nie wyklucza, że w przyszłości, wykorzystując nowe nadprzewodniki, jego zespół dojdzie do 20 tesli.

Maksymalna indukcja pola magnetycznego magnesów LHC wynosi 8,34 tesli, czyli jest blisko górnej granicy 10 tesli dla magnesów niobowo-tytanowych. Z kolei w ubiegłym roku CERN informował o uzyskaniu dzięki magnesowi FRESCA2 14,6 tesli. FRESCA2 jest to magnes, który służy do testowania nadprzewodników, a nie do pracy wewnątrz akceleratora cząstek.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 13.09.2019 o 00:39, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Nowy rekord wynosi 14,1 tesli, a natężenie takie uzyskano [...]
teoretyczna moc to 15 tesli [...]
pole o natężeniu 15 tesli [...]

Dla ścisłości:
moc - jednostka W (wat);
natężenie pola magnetycznego - A/m (amper na metr);
indukcja magnetyczna - T (tesla).

 

P.S. Czasem się zastanawiam, czy jednak się nie poddać i nie pójść w kierunku "populizmu" (wciąż odróżniam jeszcze od popularyzatorstwa - może niesłusznie?). Co za problem podawać stężenie molowe w procentach, prawda?

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, Astro napisał:

Co za problem podawać stężenie molowe w procentach, prawda?

Na naszym poziomie bez znaczenia. Przecież i tak nie zamierzasz powtarzać doświadczeń na pdstawie doniesień z KW, więc precyzja molalne - molowe, itp nie ma sensu, a niektórych może odstraszyć :)

BTW Tesla to bardzo egzotyczna jednostka, zupełnie nieintuicyjna. To jak szybko i jak długo muszę biec w polu 10T żeby warunkach normalnych zagotować 1 mol wody  trzymanym w metalowym kubku? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Radar. Zgodnie z argumentacją Jajcentego da się znieść; niewybaczalny byłby chyba tylko prąd o napięciu paru amperów. ;)

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

więc precyzja molalne - molowe, itp nie ma sensu

Naiwnie wierzę, że jednak ma.

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

a niektórych może odstraszyć :)

Również naiwnie wierzę, że niektórych może jednak zachęcić. :)

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

BTW Tesla to bardzo egzotyczna jednostka, zupełnie nieintuicyjna.

Tu się kolega myli, bo osobiście jednak odczuwam intuicyjnie.

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

To jak szybko i jak długo muszę biec w polu 10T żeby warunkach normalnych zagotować 1 mol wody  trzymanym w metalowym kubku? 

Pytanie nie tyle zaczepne, co banalnie niedzielne. Miłego weekendu Jajcenty (nie czepiam się warunków "normalnych", które dla mnie są niezbyt normalne ;)).

ed: Dla ścisłości Jajcenty. Kubków jest w uj i trochę rodzajów; szklane, metalowe, ciężkie, cienkościenne itd. (o tym jak biegasz i po jakim torze już nie wspomnę).

Edited by Astro
  • Haha 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 13.09.2019 o 23:14, Astro napisał:

(nie czepiam się warunków "normalnych", które dla mnie są niezbyt normalne ;)).

ed: Dla ścisłości Jajcenty. Kubków jest w uj i trochę rodzajów; szklane, metalowe, ciężkie, cienkościenne itd. (o tym jak biegasz i po jakim torze już nie wspomnę).

Jak zwykle masz prawo zmodyfikować założenia i warunki tak by zadanie stało się policzalne. Truchtam z tym garnkiem jakieś 2 m/s. Leciałbym szybciej, ale nie mogę, bo trzymam garnek ;)

A powaźnie: nie wiem (i większość ludzi nie wie) ile to jest ta Tesla. Nie mamy odniesienia, na powierzchni Ziemi mamy jakieś mikrotesle, cewka dzwonka drzwiowego 230V* , tomograf, silnik lokomotywy - jakie natężenia tam panują? 20T to pewnie dużo, ale czy wystarczy do przemieszczenie hemoglobiny?

*)specjalnie tak dokładnie, żebyś mi z kołatką nie wyjechał :P

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, Jajcenty napisał:

Jak zwykle masz prawo zmodyfikować założenia i warunki tak by zadanie stało się policzalne. Truchtam z tym garnkiem jakieś 2 m/s.

Pole jednorodne 10 T z góry w dół, garnek o podstawie kwadratowej o boku 5 cm stalowy, o grubości denka 1 mm. Długo biegać nie musisz; wystarczy 20 sekund.

8 godzin temu, Jajcenty napisał:

ile to jest ta Tesla

ta Tesla (bo jednostka to jednak tesla) stoi sporo:
http://www.encyklopedia.moto.pl/tesla/model-s/cena/

P.S. Paradoksalne może być tylko to, że napięcie między przeciwnymi bokami kubka jest niewielkie, raptem 1 V, opór jednak denka jest malutki i odpowiedni prąd to 10000 A.

19 godzin temu, Mariusz Błoński napisał:

Mam nadzieję, że teraz jest pięknie

W estetyzm nie idźmy; wystarczy, że jest mniej więcej poprawnie. ;)

ed: Zapomniałem, ale to może nie jest tak bardzo istotne: przyjąłem garnek półlitrowy.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dodam jeszcze tylko, że jeśli komuś kubek się nie podoba i założymy, iż jest graniastosłupem prawidłowym czworokątnym, to opór denka (w poprzek oczywiście) zależy tylko od grubości denka. Generowane napięcie zależy liniowo od boku kwadratu, więc jeśli ktoś woli kubek 10x10x5, to zagotowanie wody zajmie mu dwa razy mniej czasu (o ile zdoła oczywiście biec 2 m/s z kubkiem w takim polu).

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, Astro napisał:

Długo biegać nie musisz; wystarczy 20 sekund.

No to muszę nad sobą popracować. Zagotować 500 gramów od 25oC do wrzenia w 20s to jakieś 8KW, jeśli się nie walnąłem w rachunkach. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.09.2019 o 18:21, Astro napisał:

Generowane napięcie zależy liniowo od boku kwadratu, więc jeśli ktoś woli kubek 10x10x5, to zagotowanie wody zajmie mu dwa razy mniej czasu

Źle. Cztery razy mniej, bo ciepło J-L zależy od I2.

 

Poważniej, to mam obiekcje. Czy poza naelektryzowaniem kubka da się wykorzystać tę różnicę potencjałów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

do Ergo Sum:

W laboratorium manesow o silnym polu w Tallahasse wyprodukowano juz magnes dajacy pole 45.5 Tesli. Ale magnes magnesowi nie rowny i nie kazdy mages sie nadaje do wszystkich zastosowan. Fermilab pracuje nad magnesami, ktore moga byc stosowane w akceleratorach czastek (glownie protonow). Inne magnesy sluza innym celom i porownywanie ich osiagniec nie ma wielkiego sensu..

Share this post


Link to post
Share on other sites
34 minuty temu, adpara napisał:

Inne magnesy sluza innym celom i porownywanie ich osiagniec nie ma wielkiego sensu..

ooook.

A rozwijając temat do czego służą magnesy z Tallahasse albo inne?

Share this post


Link to post
Share on other sites

do radar:

raczywistach i potencjanlych zastosowanc silnych pol magnetucznych jest bardzo wiele (nie wliczjac nawet badan wlasnosci materialow w silnych polach), Przyklady:

- medycyna(MRI)

- electrownie termojadrowe (do tego jest magnes wspomniany przez Ergo Sum)

- lewitacja magnetyczna (jak pociagi maglev)

- generatory energii electrycznej

- skladowanie energii eletrycznej

- separacja magntetyczna

Nie jestem tu zadnym ekspertem, zapewne mozna wygooglowac duzo wiecej na ten (ciekawy) temat

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tibet AS-gamma Experiment zarejestrował najbardziej intensywne promieniowanie pochodzące ze źródła astrofizycznego. Energia fotonów pochodzących z Mgławicy Kraba wynosiła ponad 100 teraelektronowoltów (TEV), to około 10-krotnie więcej niże maksymalna energia uzyskiwana w Wielkim Zderzaczu Hadronów.
      Naukowcy spekulują, że źródłem tak intensywnego promieniowania jest pulsar ukryty głęboko we wnętrzu Mgławicy.
      Pojawienie się Mgławicy Kraba zostało zauważone na Ziemi w 1054 roku. Wydarzenie to odnotowały źródła historyczne. Jako, że Mgławica położona jest w odległości ponad 6500 lat świetlnych od Ziemi wiemy, że eksplozja, w wyniku której powstała, miała miejsce około 7500 lat temu.
      Nowa gwiazda została po raz pierwszy zaobserwowana 4 lipca 1054 roku. Jej pojawienie się odnotowały chińskie źródła. W ciągu kilku tygodni przygasła, a dwa lata po pojawieniu się zniknęła zupełnie. Obecnie wiemy, że jej pojawienie się odnotowano też w XIII-wiecznym japońskim dokumencie oraz w źródłach arabskich. Niewykluczone też, że jest wspominana w źródłach europejskich.
      Mgławica Kraba została po raz pierwszy odkryta w 1731 roku przez Johna Bevisa. Następnie obserwowali ją inni astronomowie. Nazwę nadal jej William Parsons w 1844 roku. W latach 20. XX wieku ostatecznie stwierdzono, że Mgławica Kraba to pozostałość supernowej z 1054 roku. Tym samym stała się ona pierwszym obiektem astronomicznym powiązanym z eksplozją supernowej.
      Mgławica Kraba emituje promieniowanie niemal w każdym zakresie fal. Wysyła zarówno niskoenergetyczne fale radiowe, wysokoenergetyczne promieniowanie gamma i rentgenowskie, emituje też światło widzialne. Jednak zarejestrowanie ultraenergetycznego promieniowania to coś nowego.
      Wysokoenergetyczne fotony, takie jak promieniowanie gamma, z trudnością przedziera się przez ziemską atmosferę. Gdy promienie gamma trafią na atomy w atmosferze, powstaje cały deszcz innych cząstek. Jednak astronomowie nauczyli się rejestrować te cząstki. Najlepiej zrobić to za pomocą narzędzi o dużej powierzchni. Takich jak Tibet AS-gamma, który składa się z 597 detektorów rozrzuconych na przestrzeni niemal 66 000 metrów kwadratowych. A kilka metrów pod detektorami znajdują się 64 betonowe zbiorniki wypełnione wodą, która służy jako dodatkowy wykrywacz.
      Dzięki rozłożeniu detektorów na dużej powierzchni można śledzić kierunek i energię wysokoenergetycznych wydarzeń, a woda pozwala na rejestrowanie specyficznych sygnatur takich zjawisk. Dzięki temu specjaliści potrafią odróżnić promieniowanie gamma od promieniowania kosmicznego.
      Dane zebrane pomiędzy lutym 2014 roku a majem roku 2017 ujawniły istnienie 24 wydarzeń o energiach przekraczających 100 TeV pochodzących z Mgławicy Kraba. Niektóre z docierających do nas promieni miały energię dochodzącą do 450 TeV.
      Obecnie nie jest jasne, w jaki sposób powstają fotony o tak wysokich energiach, ani czy istnieje jakaś granica intensywności promieniowania. Specjaliści pracujący przy Tibet AS-gamma wyznaczyli sobie ambitny cel – zarejestrowanie fotonów o energiach liczonych w petaelektronowoltach, czyli przekraczających 1000 TeV. Biorąc pod uwagę, że analizy takich zjawisk trwają całymi latami, nie można wykluczyć, iż tego typu fotony już zostały przez Tibet AS-gamma zarejestrowane. Teraz wystarczy je tylko zidentyfikować w danych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Część fizyków uważa, że w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) powstają długo żyjące cząstki, które dotychczas nie zostały wykryte. W przyszłym tygodniu w CERN odbędzie się spotkanie, na którym zostaną omówione metody zarejestrowania tych cząstek.
      W 2012 roku LHC zarejestrował obecność bozonu Higgsa, ostatniej nieuchwyconej wcześniej cząstki przewidywanej przez Model Standardowy. Jednak od tamtej pory nie znaleziono niczego nowego czy niespodziewanego. Niczego, co wykracałowy poza Model Standardowy. Nie odkryliśmy nowej fizyki, nie potwierdziliśmy założeń, z jakimi rozpoczynaliśmy prace. Może należy zmienić te założenia, mówi Juliette Alimena z Ohio State University, która pracuje przy CMS (Compact Muon Solenoid), jednym z dwóch głównych detektorów cząstek w LHC.
      Pomimo tego, że w LHC zainwestowano miliardy dolarów, to urządzenia pracuje tak, jak pracowały akceleratory przed kilkudziesięcioma laty. Fizycy od dekad zderzają ze sobą protony lub elektrony, zwiększają ich energie, by w procesie tym uzyskać nowe ciężkie cząstki i obserwować, jak w ciągu biliardowych części sekundy rozpadają się na lżejsze, znane nam cząstki. Te lżejsze są wykrywane i na podstawie ich charakterystyk wiemy, z jakich cięższych cząstek pochodzą. Tak właśnie działa i CMS i drugi z głównych wykrywaczy LHC – ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus).
      Jednak długo żyjące ciężkie cząstki mogą umykać uwadze detektorów. Przypuszczenie takie nie jest nowe. Niemal wszystkie teorie wykraczające poza standardowe modele fizyczne przewidują istnienie długo żyjących cząstek, mówi Giovanna Cottin, fizyk-teoretyk z Narodowego Uniwersytetu Tajwańskiego. Na przykład teoria supersymetrii mówi, że każda z cząstek Modelu Standardowego ma cięższego partnera. Istnieją teorie mówiące też o istnieniu np. ciemnych fotonów i innych „ciemnych” cząstek. Dotychczas niczego takiego nie udało się zaobserwować.
      LHC nie został zaprojektowany do poszukiwania cząstek wykraczających poza Model Standardowy. CMS i ATLAS skonstruowano tak, by wykrywały cząstki ulegające natychmiastowemu rozpadowi. Każdy z nich zawiera warstwowo ułożone podsystemy rejestrujące produkty rozpadu cząstek. Wszystkie one ułożone są wokół centralnego punktu, w którym dochodzi do zderzenia. Jednak problem w tym, że jeśli w wyniku zderzenia powstanie cząstka, która będzie żyła tak długo, iż przed rozpadem zdoła przebyć chociaż kilka milimetrów, to pozostawi ona po sobie nieoczywiste sygnały, smugi, zaburzone trasy ruchu.
      Oprogramowanie służące do analiz wyników z detektorów odrzuca takie dane, traktując je jak zakłócenia, artefakty. To problem, bo my tak zaprojektowaliśmy eksperymenty, a programiści tak napisali oprogramowanie, że po prostu odfiltrowuje ono takie rzeczy, mówi Tova Holmes z University of Chicago, która w wykrywaczu ATLAS poszukuje takich zaburzeń.
      Holmes i jej koledzy wiedzą, że muszą zmienić oprogramowanie. Jednak to nie wystarczy. W pierwszym rzędzie należy upewnić się, że wykrywacze w ogóle będą rejestrowały takie dane. Jako, że w w LHC w ciągu sekundy dochodzi do 400 milionów zderzeń protonów, w samym sprzęcie zastosowano mechanizmy chroniące przed przeładowaniem danymi. Już na poziomie sprzętowym dochodzi do odsiewania zderzeń i podejmowania decyzji, które są interesujące, a które należy odrzucić. W ten sposób do dalszej analizy kierowane są dane z 1 na 2000 zderzeń. To zaś oznacza, że możemy mieć do czynienia z utratą olbrzymiej ilości interesujących danych. Dlatego też część naukowców chciałaby przyjrzeć się kalorymetrowi CMS, do którego mogą docierać długo żyjące ciężkie cząstki. Chcieliby zastosować mechanizm, który od czasu do czasu będzie odczytywał pełne wyniki wszystkich zderzeń.
      Szukanie ciężkich cząstek nigdy nie było łatwe, chociażby dlatego, że naukowcy mieli różne pomysły na to, jak je zarejestrować. To zawsze było tak, że pracowały nad tym pojedyncze osoby. A każdy z nich sam dla siebie stanowił grupę wsparcia, przyznaje James Beacham z Ohio State University. Teraz zainteresowani połączyli siły i w marcu ukazało się 301-stronicowe opracowanie autorstwa 182 naukowców, w którym zaproponowano metody optymalizacji poszukiwań ciężkich cząstek.
      Niektórzy z nich proponują, by w najbliższej kampanii, planowanej na lata 2012–2023 częściej zbierano kompletne dane ze wszystkich zderzeń. Niewykluczone, że to ostatnia szansa na zastosowanie tej techniki, gdyż później intensywność generowanych wiązek zostanie zwiększona i zbieranie wszystkich danych stanie się trudniejsze.
      Inni chcą zbudowania kilku nowych detektorów wyspecjalizowanych w poszukiwaniu ciężkich cząstek. Jonathan Feng, fizyk-teoretyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, wraz z kolegami uzyskali nawet od CERN zgodę na zbudowanie Forward Search Experiment (FASER). To niewielki detektor, który ma zostać umieszczony w tunelu serwisowym w odległości 480 metrów w dół wiązki od ATLAS-a. Naukowcy zebrali już nawet 2 miliony dolarów od prywatnych sponsorów i dostali potrzebne podzespoły. FASER ma poszukiwać lekkich cząstek, takich jak ciemne fotony, które mogą być wyrzucane z ATLAS-a, przenikać przez skały i rozpadać się w pary elektron-pozyton.
      Jeszcze inna propozycja zakłada wykorzystanie pustej komory znajdującej się za niewielkim wykrywaczem LHCb. Umieszczony tam Compact Detector for Exotics at LHCb miałby poszukiwać długo żyjących cząstek, szczególnie tych pochodzących z rozpadu bozonu Higgsa.
      Jednak najbardziej ambitną propozycją jest budowa detektora o nazwie MATHULSLA. Miałby to być wielki pusty budynek wzniesiony na powierzchni nad detektorem CMS. W jego dachu miałyby zostać umieszczone czujniki, które rejestrowałyby dżety pochodzące z rozpadu długo żyjących cząstek powstających 70 metrów poniżej, wyjaśnia David Curtin z Uniwersytetu w Toronto, jeden z pomysłodawców wykrywacza. Uczony jest optymistą i uważa, że detektor nie powinien kosztować więcej niż 100 milionów euro.
      Po nocach śni nam się koszmar, w którym Jan Teoretyk powie nam za 20 lat, że niczego nie odkryliśmy bo nie rejestrowaliśmy odpowiednich wydarzeń i nie prowadziliśmy właściwych badań, mówi Beacham, który pracuje przy wykrywaczu ATLAS.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rząd Japonii oświadczył, że nie jest gotów do podjęcia decyzji o umieszczeniu w Kraju Kwitnącej Wiśni akceleratora International Linear Collider (ILC). To poważny cios dla projektu, który jest planowany od ponad dekady.
      Jesteśmy rozczarowani, mówił przewodniczący komitetu zajmującego się ILC, Geoffrey Taylor, podczas konferencji która odbyła się wczoraj na Uniwersytecie Tokijskim. Taylor spotkał się z przedstawicielami japońskiego ministerstwa nauki i technologii, którzy przekazali mu decyzję rządu w Tokio.
      Międzynarodowa społeczność naukowa pracuje nad ILC od ponad 15 lat. ILC ma być akceleratorem liniowym, który będzie w stanie przeprowadzić badania, jakich nie można prowadzić w Wielkim Zderzaczu Hadronów.
      Japonia to jedyny kraj, który oświadczył, że chce, by ILC został w nim zbudowany. Szacowany koszt akceleratora to 7 miliardów USD, a gospodarz musiałby zapłacić około połowy tej sumy. Resztę pokryłyby inne kraje. Jednak pomimo lat dyskusji rząd Japonii nie wykazał większego zainteresowania kontynuowaniem rozmów.
      Geoffrey Taylor ma nadzieję, że ILC uda się jednak wybudować. Udało się nim zainteresować kilku japońskich parlamentarzystów. Ponadto rząd w Tokio wykazał oficjalne zainteresowanie i poinformował, że poprosi czołowych japońskich fizyków o prowadzenie z innymi krajami negocjacji w sprawie podziału kosztów.
      Gdy w 2013 roku informowaliśmy o zakończeniu prac projektowych nad ILC przewidywano, że akcelerator będzie  miał 31 kilometrów długości i w przyszłości może zostać rozbudowany do 50 kilometrów. Japonia jednak wielokrotnie odkładała ostateczną decyzję o rozpoczęciu budowy akceleratora, wyrażając obawy o koszty. Postawiono więc na mniej ambitny 20-kilometrowy projekt, pracujący przy niższych energiach. W grudniu ubiegłego roku Japońska Rada Naukowa opublikowała raport, w którym stwierdziła, że nie może poprzeć tych planów, gdyż ma wątpliwości czy dostarczona wartość naukowa będzie odpowiednia do zainwestowanych środków.
      Obawy Japończyków są tym bardziej uzasadnione, że po odkryciu bozonu Higgsa LHC nie dokonał żadnego znaczącego odkrycia, istnieje więc ryzyko, że zakresy energii, w których ma pracować ILC nie będą odpowiednie do dokonania przełomowych prac. Ponadto Chiny myślą o wielkim akceleratorze a CERN proponuje nowy gigantyczny akcelerator zderzeniowy zatem ILC może okazać się niepotrzebny.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      CERN opublikował wstępny raport projektowy (Conceptual Design Report), w którym zarysowano plany nowego akceleratora zderzeniowego. Future Circular Collider (FCC) miałby być niemal 4-krotnie dłuższy niż Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) i sześciokrotnie bardziej potężny. Urządzenie, w zależności od jego konfiguracji, miałoby kosztować od 9 do 21 miliardów euro.
      Publikacja raportu odbyła się w ramach programu European Strategy Update for Particle Pysics. Przez dwa kolejne lata specjaliści będą zastanawiali się nad priorytetami w fizyce cząstek, a podjęte decyzje wpłyną na to, co w tej dziedzinie będzie się działo w Europie w drugiej połowie bieżącego stulecia. To olbrzymi krok, tak jakbyśmy planowali załogową misję nie na Marsa, a na Uran, mówi Gian Francesco Giudice, który stoi na czele wydziału fizyki teoretycznej CERN i jest przedstawicielem tej organizacji w Physics Preparatory Group.
      Od czasu odkrycia bozonu Higgsa w 2012 roku LHC nie odkrył żadnej nowej cząstki. To pokazuje, że potrzebne jest urządzenie, które będzie pracowało z większymi energiami. Halina Abramowicz, fizyk z Tel Aviv University, która kieruje europejskim procesem opracowywania strategii rozwoju fizyki cząstek, nazwała propozycję CERN „bardzo ekscytującą”. Dodała, że projekt FCC będzie szczegółowo rozważany razem z innymi propozycjami. Następnie Rada CERN podejmie ostateczną decyzję, czy należy sfinansować FCC.
      Jednak nie wszyscy uważają, że nowy zderzacz jest potrzebny. Nie ma żadnych podstaw, by sądzić, że przy energiach, jakie mógłby osiągnąć ten zderzacz, można będzie dokonać jakichś znaczących odkryć. Wszyscy to wiedzą, ale nich nie chce o tym mówić, stwierdza Sabine Hossenfelder, fizyk teoretyk z Frankfurckiego Instytutu Zaawansowanych Badań. Jej zdaniem pieniądze, które miałyby zostać wydane w FCC można z większym pożytkiem wydać na inne urządzenia, na przykład na umieszczenie na niewidocznej stronie Księżyca dużego radioteleskopu czy też zbudowanie na orbicie wykrywacza fal grawitacyjnych. Takie inwestycje z większym prawdopodobieństwem przyniosą znaczące odkrycia naukowe.
      Jednak Michael Benedikt, fizyk, który stał na czele grupy opracowującej raport nt. FCC mówi, że warto wybudować nowy zderzacz niezależnie od spodziewanych korzyści naukowych, gdyż tego typu wielkie projekty łączą instytucje naukowe ponad granicami. Hossenfelder zauważa, że podobnie łączą je inne duże projekty naukowe.
      Prace nad FCC rozpoczęły się w 2014 roku i zaangażowało się w nie ponad 1300 osób i instytucji. Rozważanych jest kilka konfiguracji, a większość z nich zakłada, że FCC powstanie obok LCH, a jego tunele będą miało 100 kilometrów długości. Sama budowa tunelu i powiązanej z nim infrastruktury naziemnej pochłoną około 5 miliardów euro. Kolejne 4 miliardy będzie kosztował akcelerator, w którym będą zderzanie elektrony z pozytonami. urządzenie miałoby pracować z energię do 365 gigaelektronowoltów. To mniejsza energia niż w LHC, jednak zderzenia lżejszych cząstek, jak elektron z pozytonem, dają znacznie bardziej szczegółowe dane niż zderzanie protonów, jakie zachodzi w LHC, zatem w FCC można by bardziej szczegółowo zbadać np. bozon Higgsa. FCC miałby zostać uruchomiony około roku 2040.
      Warto tutaj na chwilę się zatrzymać i przypomnieć opisywany przez nas projekt International Linear Collider. Przed ponad pięciu laty świat obiegła wiadomość o złożeniu szczegółowego raportu technicznego 31-kilometrowego liniowego zderzacza elektronów i pozytonów. Raport taki oznaczał, że można rozpocząć budowę ILC. Urządzenie to, dzięki swojej odmiennej od LHC architekturze, ma pracować – podobnie jak FCC – z elektronami i pozytonami i ma dostarczać bardziej szczegółowych danych niż LHC. W projekcie ILC biorą udział rządy wielu krajów, a najbardziej zainteresowana jego budową była Japonia, skłonna wyłożyć nawet 50% jego kosztów. Jednak budowa ILC dotychczas nie ruszyła. Brak kolejnych odkryć w LHC spowodował, że szanse na budowę ILC znacznie zmalały. Rząd Japonii ma 7 marca zdecydować, czy chce u siebie ILC.
      Inny scenariusz budowy FCC zakłada wydatkowanie 15 miliardów euro i wybudowanie w 100-kilometrowym tunelu zderzacza hadronów (kolizje proton–proton) pracującego z energią dochodzącą do 100 TeV, czyli wielokrotnie wyższą niż 16 TeV uzyskiwane w LHC. Jednak bardziej prawdopodobnym scenariuszem jest zbudowanie najpierw zderzacza elektronów i pozytonów, a pod koniec lat 50. bieżżcego wieku rozbudowanie go do zderzacza hadronów. Scenariusz taki jest bardziej prawdopodobny z tego względu, że skonstruowanie 100-teraelektronowoltowego zderzacza hadronów wymaga znacznie więcej badań. Gdybyśmy dysponowali 100-kilometrowym tunelem, to już moglibyśmy rozpocząć budowę zderzacza elektronów i pozytonów, gdyż dysponujemy odpowiednią technologią. Stworzenie magnesów dla 100-teraelektronowego zderzacza wymaga jeszcze wielu prac badawczo-rozwojowych, mówi Guidice.
      Trzeba w tym miejscu wspomnieć, że podobny projekt prowadzą też Chiny. Państwo Środka również chce zbudować wielki zderzacz. O ile jednak w FCC miałyby zostać wykorzystane magnesy ze stopu Nb3Tn, to Chińczycy pracują nad bardziej zaawansowanymi, ale mniej sprawdzonymi, nadprzewodnikami bazującymi na żelazie. Ich zaletą jest fakt, że mogą pracować w wyższych temperaturach. Jeśli pracowałyby przy 20 kelwinach, to można osiągnąć olbrzymie oszczędności, mówi Wang Yifang, dyrektor chińskiego Instytutu Fizyki Wysokich Energii. Także i Chińczycy uważają, że najpierw powinien powstać zderzacz elektronów i pozytonów, a następnie należy go rozbudować do zderzacza hadronów.
      Jako, że oba urządzenia miałyby bardzo podobne możliwości, powstaje pytanie, czy na świecie są potrzebne dwa takie same wielkie zderzacze.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...