Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Rekordowe tesle. Nowy magnes dla akceleratorów cząstek wygenerował 14,5 tesli

Recommended Posts

Specjaliści z Fermilab stworzyli najpotężniejszy na świecie magnes do akceleratorów cząstek. Magnes pozwala na wygenerowanie pola magnetycznego o indukcji 14,5 tesli. Poprzedni rekord wynosił 14,1 tesli i również został ustanowiony w Fermilab.

Obecne osiągnięcie to niezwykle ważny krok dla budowy przyszłych akceleratorów cząstek. Bez silniejszych magnesów nie powstaną bowiem przyszłe akceleratory, takie jak proponowany przez CERN 100-kilometrowy Future Circural Collider (FCC). O ile bowiem Wielki Zderzacz Hadronów wykorzystuje magnesy generujące pole 7,8 tesli, to w FCC naukowcy będą potrzebowali nawet 16 tesli.

Naszym kolejnym celem jest przekroczenie poziomu15 tesli i zwiększenie maksymalnej siły pola naszych magnesów do 17 tesli albo i więcej. To znakomicie zwiększy wydajność magnesów i zoptymalizuje koszty, mów Alexander Zlobin, który stoi na czele grupy pracującej nad magnesami. Osiągnięcie wyznaczonych przez nas celów położy silne podwaliny pod przyszłe akceleratory cząstek, dodaje uczony.

W akceleratorach magnesy są używane do kontrolowania wiązki cząstek poruszających się niemal z prędkością światła. Im silniejszy magnes tym łatwiej wiązkę kontrolować.

Warto zauważyć, że Fermilab znacząco przyspieszyło postęp w dziedzinie magnesów. Prace nad przekroczeniem granicy 14 tesli trwały przez kilkanaście lat. W 2011 roku w Lawrence Berkeley National Laboratory osiągnięto 13,8 tesli. Rekord ten utrzymał się do 2019 roku, kiedy to w Fermilab osiągnięto 14,1 tesli. Wystarczył rok, by osiągnąć 14,5 tesli.

Tworzenie coraz silniejszych magnesów to konieczność, jeśli chcemy mieć coraz doskonalsze akceleratory. Nie jest to jednak łatwe zadanie. Problem nie tylko w samej technologii, ale też w konieczności opracowywania nowych materiałów. W Wielkim Zderzaczu Hadronów pracują magnesy niobowo-tytanowe. Nie są one w stanie wytrzymać napięcia prądu elektrycznego potrzebnego do wygenerowania 15 tesli. Z odpowiednimi napięciami mogą pracować magnesy niobowo-cynowe, jednak ą one bardzo kruche i mogą rozsypać się pod wpływem działających na nie sił.

Dlatego w Fermilab już podczas bicia poprzedniego rekordu stworzono specjalną 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.

I to właśnie magnesy niobowo-cynowe mają pozwolić na osiągnięcie 17 tesli. Zlobin nie wyklucza, że w przyszłości, dzięki nowym materiałom, uda się wygenerować nawet 20 tesli.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Multi-shot" brzmi jak "pulsed" (?) ale nie znam się - tylko przesłałem obecnie rekordowe w kategoriach stałego i "pulsed".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dla nauki Joseph Dituri z Uniwersytetu Południowej Florydy spędzi pod wodą 100 dni. Naukowiec i emerytowany komandor amerykańskiej marynarki wojennej prowadzi badania nad reakcjami organizmu na długotrwałą ekspozycję na wysokie ciśnienie, uczy studentów inżynierii biomedycznej online, a przy okazji stara się pobić rekord świata.
      Od 1 marca Dituri, który w internecie posługuje się przydomkiem Dr Deep Sea, mieszka w habitacie o powierzchni ok. 9 m2 (Jules' Undersea Lodge). Jego lokum znajduje się na głębokości 9 m.
      Zespół medyczny dokumentuje stan zdrowia ochotnika. Zgodnie z planem przed, w trakcie i po zakończeniu projektu NEPTUNE 100 naukowiec ma przejść serię testów psychospołecznych, psychologicznych i medycznych, w tym badania krwi, USG i EKG oraz badania komórek macierzystych.
      Psycholodzy i psychiatrzy udokumentują wpływ przebywania w samotności w ograniczonym środowisku przez dłuższy czas.
      Studniowa misja obejmuje liczne projekty. Pięćdziesięciopięciolatek będzie np. testować szereg nowych technologii, w tym opracowane przez kolegę narzędzie SI; może ono skanować ludzki organizm pod kątem choroby i określać, czy potrzebny jest jakiś lek.
      Do Dituriego będą też dołączać inni naukowcy, z którymi podyskutuje o metodach ochrony i odnowy środowiska morskiego (spotkania mają być dostępne na kanale Doktora Deep Sea na YouTube'ie).
      Specjalista zaprasza też dorosłych i dzieci z opiekunami na dobowe pobyty, podczas których można eksplorować ocean i dowiedzieć się czegoś o procesie naukowym. Dituri chce w ten sposób popularyzować nauki przyrodniczo-techniczno-matematyczne (STEM, od ang. science, technology, engineering, mathematics).
      Podczas całego pobytu w Jules' Undersea Lodge Habitat Dituri będzie prowadzić eksperymenty z zakresu ludzkiej fizjologii, demonstrować nowe technologie i realizować podwodne badania.
      Dituri przez 28 lat służył w marynarce wojennej jako nurek saturowany. Po zakończeniu kariery zrobił doktorat i specjalizuje się w urazowych uszkodzeniach mózgu (TBI, z ang. traumatic brain injury). Chce sprawdzić, czy długotrwały pobyt w warunkach podwyższonego ciśnienia można wykorzystać do leczenia zarówno TBI, jak i innych chorób.
      Jak sam mówi, bardziej niż samo bicie rekordu interesuje go wymiar edukacyjny przedsięwzięcia. Nawet gdybym wytrzymał tylko 60 dni, ale udałoby mi się zachęcić grupę dzieci do eksplorowania środowiska morskiego, odniósłbym zwycięstwo - podkreślił naukowiec w wypowiedzi dla Jacqueline Hale z pisma Keys Weekly.
      Warto podkreślić, że jeśli wszystko się uda, Dituri pobije dotychczasowy rekord czasu mieszkania pod wodą w celach naukowych. Został on ustanowiony w 2014 r. przez dwoje biologów z Tennessee, którzy spędzili w podwodnym habitacie nieco ponad 73 dni, a konkretnie 73 dni, 2 godziny i 34 minuty. Jessica Fain (wówczas 25-letnia) i Bruce Cantrell (63) również mieszkali w Jules' Undersea Lodge. Przed nimi rekord należał do akwanauty Richarda Presleya, który w 1992 r. w ramach projektu Atlantis spędził w podwodnym hotelu niemal 10 tyg. (69 dni). Był on realizowany przez Marine Resources Development Foundation i NASA i miał symulować izolację doświadczaną przez astronautów w czasie długich misji kosmicznych.
      Najdłuższym znanym przypadkiem przebywania ludzi pod wodą jest patrol brytyjskiego okrętu HMS Warspite, który na przełomie 1982 i 1983 roku nie wynurzał się przez 111 dni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Strażnicy z Parku Narodowego Conway w Queensland znaleźli rekordowych rozmiarów ropuchę agę (Rhinella marina). Zwierzę, najprawdopodobniej samica, ważyło aż 2,7 kg. Nic więc dziwnego, że przez skojarzenia z Godzillą zyskało miano ropuchozilli.
      Kylee Gray opowiada, że wąż pełznący przez drogę zmusił ekipę do zatrzymania samochodu. Gdy strażniczka wysiadła z auta i spojrzała pod nogi, zaskoczył ją widok potężnej ropuchy. Pochyliłam się i złapałam ją. Nie mogłam uwierzyć, że jest tak duża i ciężka.
      Pokaźnych rozmiarów okaz został umieszczony w kontenerze i zabrany do bazy. Aga tej wielkości może zjeść wszystko: [...] od owadów, przez gady, po małe ssaki.
      Australijczycy przypuszczają, że mieli do czynienia z samicą, bo u R. marina samice są znacznie większe od samców. Strażnicy nie są pewni, w jakim była wieku. Wspominają jednak, że dzikie agi mogą dożywać nawet 15 lat. Bardzo możliwe, że ropuchozilla osiągnęła taki właśnie wiek.
      Ponieważ introdukowana w Australii aga jest gatunkiem inwazyjnym, ropuchozillę poddano eutanazji. Ciało przekazano do Queensland Museum na dalsze badania. Placówka była zainteresowana okazem, ponieważ może się on okazać rekordowo duży. Zgodnie z wpisem w Księdze rekordów Guinnessa, dotąd największy był samiec o imieniu Prinsen (Książę), należący do Håkana Forsberga z Åkers Styckebruk w Szwecji. W marcu 1991 r. ważył on 2,65 kg. Od czubka pyska do kloaki mierzył 38 cm, a po pełnym rozciągnięciu 53,9 cm.
      Jak przypomniano w komunikacie Departamentu Środowiska i Nauki Queensland, w 1935 r. R. marina wprowadzono na te tereny, by kontrolować populację chrząszcza Dermolepida albohirtum. Eksperyment się jednak nie powiódł, bo ropuchy bardzo się rozmnożyły i nie wywarły widocznego wpływu na populację szkodnika trzciny cukrowej.
      Samice agi mogą złożyć do 30 tys. jaj. Gatunek kolonizuje szeroki zakres habitatów. Nie jest co prawda rozpowszechniony w lasach deszczowych, lecz może je penetrować, korzystając z dróg i ścieżek (tak było zapewne w opisywanym przypadku). Toksyczne dla wielu zwierząt ropuchy olbrzymie konkurują z rodzimą fauną o schronienia i zasoby pokarmowe. Żywią się głównie owadami, ale są oportunistami pokarmowymi i mogą także zaspokajać głód małymi kręgowcami.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zamek Królewski na Wawelu ogłosił frekwencję wszech czasów. Mijający sezon zamknie wynikiem ok. 1 mln 785 tys. zwiedzających. W komunikacie instytucji podkreślono, że udało się to, choć w ciągu pierwszych pięciu miesięcy br. większości ekspozycji nie można było zobaczyć, bo Zamek przechodził metamorfozę, przygotowując się do wielkiego otwarcia w czerwcu.
      Dyrektor Wawelu prof. Andrzej Betlej przyznał, że w 2022 r. doszło do prawdziwego oblężenia Zamku. Zapowiedział, że także w przyszłym roku instytucja z pewnością zaskoczy zwiedzających, zaplanowano bowiem kilka cennych niespodzianek.
      Łącznie w br. otwarto 16 wystaw. Przeprowadzona na 2 piętrach metamorfoza oznaczała przeniesienie ok. 1200 obiektów.
      Wyliczono, że od 30 czerwca nowy Skarbiec Koronny zobaczyło niemal 140 tys. osób. Przy okazji podano parę godnych podziwu statystyk. Okazało się, na przykład, że podczas najbardziej intensywnych prac nad Skarbcem specjaliści wykonywali 20 tys. kroków dziennie. Do użytku oddano 46 nowych gablot; wykonano je z 15 ton stali i 9 ton szkła. By efektownie zaprezentować w dość niewielkiej przestrzeni ważący 335 kg stół o wymiarach 765x4020x1275 mm, wykonano specjalną gablotę. [...] Konserwatorzy oczyścili w sumie 624 ogniste języki ważącego 19,5 kg płaszcza Jana III Sobieskiego.
      Zrealizowano też 73 filmy, a edukatorzy przeprowadzili ponad 1000 lekcji muzealnych. Wydawnictwo Zamku Królewskiego na Wawelu opublikowało 25 tytułów. Oprócz tego Wawel pochwalił się zdobyciem 12 prestiżowych nagród.
      Kolekcję wzbogaciło 45 obiektów. Część poznamy za jakiś czas. Jeden z takich wyjątkowych zakupów pochodzi od Pawła Sanguszki, ostatniego przedstawiciela jednego z największych rodów magnackich w dawnej Rzeczypospolitej. To bezcenny zbiór sześciu gobelinów z połowy XVII wieku, ozdobionych herbami, które znajdowały się w rezydencjach jego rodziny - podkreślono. Badania wykazały, że pierwotnie należały one do Dymitra Jerzego Wiśniowieckiego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rada CERN jednogłośnie przyjęła dzisiaj plan dotyczący strategii rozwoju badań nad fizyką cząstek w Europie. Plan zakłada m.in. wybudowanie 100-kilometrowego akceleratora cząstek. O stworzeniu wstępnego raportu projektowego budowy Future Circular Collider (FCC) informowaliśmy na początku ubiegłego roku.
      The European Strategy for Particle Physics został po raz pierwszy przyjęty w 2006 roku, a w roku 2013 doczekał się pierwszej aktualizacji. Prace nad jego obecną wersją rozpoczęły się w 2018 roku, a w styczniu ostateczna propozycja została przedstawiona podczas spotkania w Niemczech. Teraz projekt zyskał formalną akceptację.
      CERN będzie potrzebował znaczniej międzynarodowej pomocy, by zrealizować swoje ambitne plany. Stąd też w przyjętym dokumencie czytamy, że Europa i CERN, za pośrednictwem Neutrino Platform, powinny kontynuować wsparcie dla eksperymentów w Japonii i USA. W szczególności zaś, należy kontynuować współpracę ze Stanami Zjednoczonymi i innymi międzynarodowymi partnerami nad Long-Baseline Neutriono Facility (LBNF) oraz Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
      Obecnie szacuje się, że budowa nowego akceleratora, który byłby następcą Wielkiego Zderzacza Hadronów, pochłonie co najmniej 21 miliardów euro. Instalacja, w której dochodziłoby do zderzeń elektronów z pozytonami, miała by zostać uruchomiona przed rokiem 2050.
      Zatwierdzenie planów przez Radę CERN nie oznacza jednak, że na pewno zostaną one zrealizowane. Jednak decyzja taka oznacza, że CERN może teraz rozpocząć pracę nad projektem takiego akceleratora, jego wykonalnością, a jednocześnie rozważać inne konkurencyjne projekty dla następcy LHC. Myślę, że to historyczny dzień dla CERN i fizyki cząstek, zarówno w Europie jak i poza nią, powiedziała dyrektor generalna CERN Fabiola Gianotti po przyjęciu proponowanej strategii.
      Z opinią taką zgadzają się inni specjaliści. Dotychczas bowiem CERN rozważał wiele różnych propozycji. Teraz wiadomo, że skupi się przede wszystkim na tej jednej.
      Przyjęta właśnie strategia zakłada dwuetapowe zwiększanie możliwości badawczych CERN. W pierwszym etapie CERN wybuduje zderzacz elektronów i pozytonów, którego energia zostanie tak dobrana, by zmaksymalizować produkcję bozonów Higgsa i lepiej zrozumieć ich właściwości.
      Później instalacja ta zostanie rozebrana, a w jej miejscu powstanie potężny zderzacz protonów. Urządzenie będzie pracowało z energiami rzędu 100 teraelektronowoltów (TeV). Dla porównania, LHC osiąga energie rzędu 16 TeV.
      Zadaniem nowego zderzacza będzie poszukiwanie nowych cząstek i sił natury. Większość technologii potrzebna do jego zbudowania jeszcze nie istnieje. Będą one opracowywane w najbliższych dekadach.
      Co ważne, mimo ambitnych planów budowy 100-kilometrowego zderzacza, nowo przyjęta strategia zobowiązuje CERN do rozważenia udziału w International Linear Collider, którego projekt jest od lat forsowany przez japońskich fizyków. Japończycy są zadowoleni z takiego stanowiska, gdyż może pozwoli to na przekonanie rządu w Tokio do ich projektu.
      W przyjętej właśnie strategii czytamy, że CERN będzie kontynuował rozpoczęte już prace nad High Luminosity LHC (HL-LHC), czyli udoskonaloną wersją obecnego zderzacza. Budowa 100-kilometrowego tunelu i zderzacza elektronów i pozytonów ma rozpocząć się w roku 2038. Jednak zanim ona wystartuje, CERN musi poszukać pieniędzy na realizację swoich zamierzeń. Chris Llewellyn-Smith, były dyrektor generalny CERN, uważa, że do europejskiej organizacji mogłyby dołączyć Stany Zjednoczone, Japonia i Chiny, by powołać nową globalną organizację fizyczną.
      Nie wszyscy eksperci entuzjastycznie podchodzą do planów CERN. Sabine Hossenfelder, fizyk teoretyczna z Frankfurckiego Instytutu Zaawansowanych Badań krytykuje wydawanie olbrzymich kwot w sytuacji, gdy nie wiemy, czy zwiększanie energii zderzeń cząstek przyniesie jakiekolwiek korzyści naukowe poza pomiarami właściwości już znanych cząstek. Z opinią tą zgadza się Tara Shears z University of Liverpool. Uczona zauważa, że o ile powodem, dla którego budowano LHC było poszukiwanie bozonu Higgsa i urządzenie spełniło stawiane przed nim zadanie, to obecnie brak dobrze umotywowanych powodów naukowych, by budować jeszcze potężniejszy akcelerator. Nie mamy obecnie żadnych solidnych podstaw. A to oznacza, że cały projekt obarczony jest jeszcze większym ryzykiem, mówi. Dodaje jednak, że jednocześnie wiemy, że jedynym sposobem na znalezienie odpowiedzi są eksperymenty, a jedynymi miejscami, gdzie możemy je znaleźć są te miejsca, w które jeszcze nie zaglądaliśmy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gwiazdy neutronowe są źródłem najpotężniejszych pól magnetycznych we wszechświecie. Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk donieśli właśnie, że satelita Insight-HXMT zaobserwował gwiazdę o najpotężniejszej indukcji magnetycznej na powierzchni. Z pomiarów wynika, że indukcja na powierzchni gwiazdy znajdującej się w układzie podwójnym Swift J0243.6+6124 wynosi gigantyczne 1,6 miliarda tesli. Dotychczasowy rekord, zmierzony w 2020 roku, wynosił 1 miliard tesli.
      O tym, o jak olbrzymich wartościach mówimy niech świadczy fakt, że indukcja potężnych magnesów wykorzystywanych w akceleratorach cząstek czy reaktorach fuzyjnych wynosi kilkanaście tesli. A indukcja pola magnetycznego na powierzchni Ziemi to... 0,000065 tesli. Indukcja magnetyczna Swift J0243.6+6124 jest więc 24 biliony razy większa.
      Wspomniany układ podwójny składa się z gwiazdy neutronowej oraz jej towarzysza. Potężna grawitacja gwiazdy neutronowej wyciąga z jej towarzysza gaz, który opada na gwiazdę neutronową, tworząc wokół dysk akrecyjny. Plazma z dysku akrecyjnego opada wzdłuż linii pola magnetycznego na powierzchnię gwiazdy, podążając do biegunów magnetycznych, gdzie wywołuje silne promieniowanie rentgenowskie emitowane w wąskich wiązkach wzdłuż biegunów magnetycznych. Jako że gwiazda się obraca, obserwator widzi pulsujące promieniowanie magnetyczne, stąd taki układ nazywa się pulsarem rentgenowskim.
      Z wielu badań wiemy, że energia absorpcji linii promieniowania rentgenowskiego z takiego pulsara odpowiada indukcji magnetycznej na powierzchni gwiazdy neutronowej. Dzięki temu możemy mierzyć tę indukcję badając promieniowanie emitowane przez gwiazdę.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...