Krece LHC - 2 deo

constrictoria92

Higsov bozon ne postoji???? Mnogi zakoni ce da padnu u vodu, ako se to pokaze tacnim..:))))

Ako Higgsov bozon ne postoji, ili bolje formulisano, ako Higsov bozon u okviru Standardnog modela ne postoji nece nijedan zakon pasti u vodu, samo ce deo Standardnog modela koji opisuje fiziku Higgsovog bozona biti nevazeci. Sto znaci da cemo morati da probamo neke druge mogucnosti. Higgsov bozon, tj teorija koja predvidja njegovo postojanje je samo najjednostavniji model za objasnjenje mase cestica, ne i jedini. A mi fizicari vise volimo jednostavne teorije, zato sto su elegantnije.

MilutinM

Ovo je zaista istorijski trenutak!

Pošteno, i sa sumnjam da je najveći broj tih teorija ipak samo teorija.

Da naravno da je dosta od svega toga samo teorija, kao sto smo neke teorije vec iskljucili. Bilo bi krajnje neodgovorno od nas da imamo jednu teoriju i onda ulozimo ogroman novac u masinu i dobijemo nista.

Mislim, daleko smo od neke praktične primene tog dostignuća, ali biće zasigurno sigurno koristi.

Ako od svega ocekjes brzu prakticnu korist, ziveo bi jos u pecini :(.

MilutinM

Stiven Houking, čuveni fizičar kladio se u 100 dolara da CERN neće uspeti da nađe Higsov bozon.
„Biće mnogo uzbudljivije da ne pronađemo Higsa. To će pokazati da moramo da razmišljamo iznova“, rekao je Houking za Bi-Bi-Si

Uzbdljivo je relativna kategorija. Fizika visokih energija ne zavrsava se sa Higsom, tako i da bez njega i sa njim moze da bude uzbudljivo. Svaka nova cestica bice uzbudljiva. Dosta ljudi polazi od pretpostavke da je Higs tu, to im ne smeta da prezentuju nove uzbudljive teorije.

Atomski mrav

Čitam i čitam i nikako mi nije jasno how the hell će uspeti da detektuju taj Higsov bozon? Nekad je bilo lako Raderfordu i ostalima da detektuju elektrone, protone i slično al' ajd' sad detektuj nešto što nastaje ni iz čega usled mini big bang-a... dok naokolo sve frca od čestica, gde su energije neverovatnih redova veličina...

Što bi rekli Nadrealisti, Ništa se sastoji od dvije sirovine: Nema Ničega i Đe Ba Ono Nestalo

Ovaj spot doduše dosta pomaže...

LHC rap

Pa isto kao sto su detektovali elektron, smao sto su uredjaji sada komplikovaniji :p.
Evo jednostavan primer, u jednom od scenarija, ako Higs ima masu 150 GeV /c^2 recimo, on moze da se raspadne u dva Z bozona. Svaki od Z bozona moze da se raspadne, pored ostalog, u dva elektrona. Dakle nas signal je naprimer H->ZZ->eeee.
Imam pozarni alarm, nastavljam za par minuta.

Nastavak...
U tom slucaju mo pokusavamo da detektujemo 4 elektrona. Ajde da vidimo sta je elektron i kako mozemo da ga detektujemo. Znamo da je naelektrisan, znamo da interaguje sa fotonima, odnosno elektromagnernom interakcijom. Idemo dalje. Znamo da naelektrisane cestice skrecu u magnetnom polju, dok na neutralne to polje ne utice. da bi detektovali naelektrisane cestice, mi cemo izgradti detektor koji ce se nalaziti u magnetnom polju. Mi u tom detektoru mozemo da "vidimo" tragove naelektrisanih cestica. Ustvari mi vidimo mesto gde je cestica udarila u sitnu komponentu tog detektora (unutrasnji detektor, ili traker) i na osnovu toga rekonstruisemo njen put. Sledeca stvar koju mozemo da izmerimo u Trakeru je da li je cestica pozitivno ili negativno naelektrisana. U zavisnosti od znaka naelektrisanja cestice ce skretati u jednu, odnosno drugu stranu u odnosu na osu magnetnog polja. treca stvar koju mozemo da merimo je tzv transverzalni momenat (ono sto je impuls u klasicnoj fizici). Transverzalni znaci mi merimo njegov modul u transverzalnoj ravni, tj onoj normalnoj na osu snopa pocetnih cestica, protona u ovom slucaju.
Naime, naelektrisana cestica ce manje ili vise skretati u magnetnom polju (manje ili vise znaci da je radijus krivine manji ili veci) ako cestica ima veci transverzalni momenat, odnosno, ako ima manji. U zavisnosti od tog skretanja mi mozemo i da izmerimo ovaj momenat.
OK, sta dalje. Elektron nije jedina naelektrisana cestica, kako znamo da je to sto je ostavilo trag bas elektron. Pogledacemo sledece osobine, naprimer znamo da kad prolazi kroz materijal od njega nastaje tzv shower. On zraci foton, od fotona nastaje elektron-pozitron par, oni zrace dva fotona (svaki), itd. Takodje znamo da te produkte mozemo da zaustavimo. Oni tada ostavljaju svu svoju energiju u tom nasem detektoru u kome smo ih zaustavili, on se zove kalorometar. Mi merimo tu energiju u pojedinacnim delovima (celijama) kalorimetra, i ako vidimo da vise delova u isto vreme dobija neku energiju, nas kompjuter formira klaster. On obicno obuhvata nekoliko celija, i formira kupu, vrh je uperen ka centru detektora, a pocinje negde iza trakera. Sad pokusavamo da vidimo da li mozemo da spojimo trajektoriju naseg klastera sa nekim tragom u trakeru. Ako uspemo, to je kandidat za elektron. Na osnovu osobina klastera i traga, razvijamo tehniku koja ce nam pomoci da odredimo da li je kandidat elektron ili nesto drugo. Nijedna tehnika nije savrsena, cesto cemo promasiti neke prave elektrone, posto oni u nasim uredjajima ne izgledaju ako elektroni, ili cemo neke druge objekte identifikovato kao elektrone, jer lice na njih.
Sledeci korak, posto smo identifikovali elektron je da zahtevamo da ih ima 4 u nasem dogadjaju, i da su dva pozitivna, dva negativna. Sad se vracamo na pretpostavku da je nas Higs bozon mase 150 GeV (odasada pa ubuduce koristim sistem jednica u kome je c=1), znamo (izmerili smo) da Z bozon ima masu 90 GeV. Prosta matematika nam kaze da ako trazimo da se Higs=150 rasoadne na dva Z=90, nesto nije u redu. Ustvrai sve je u redu i tu kvantna mehanika dolazi u pomoc (gde ja necu ici u detalje). pojednostavljeno, jedan od nasa dva Z bozona bice stvaran, sa masom od 90 GeV, drugi virtuelan, i znamo da je njegova masa <~60 GeV. Sta to znaci za nasa cetiri elektrona. da ce jedan par sa suprotnim naelektrisanjem formirati stvarni Z (ustvari dolazi od njega), a drugi ce formirati virtuelni.
Tu nam pomaze relativisticka fizika. Znamo da svaki relativisticki objekat mozemo da opisemo sa 4 komponente, vremenom i 3 prostorne koordinate, ali takodje i energijom i tri komponente momenta. dalje znamo da je masa relativistickog objekta jednaka m*m=E*E-[px*px+py*py+pz*pz]. Ove vektore sa 4 komponente sabiramo na isti nacin kao vektore sa tri komponente. Dakle imamo dva elektrona, kojima smo izmerili sve 4 komponente, “formiramo” Z bozon tako da je njegova energija suma energija elektrona, a njegov momenat suma momenata elektrona, i racunamo mu masu. Ukoliko je Z bozon stvaran, njegova masa ce biti veoma blizu 90 GeV, ako nije, negde ispod 60. Na slican nacin na koji smo od dva elektrona formirali Z bozon, od dva Z bozona formiramo Higsa, i znamo da njegova masa u ovom slucaju treba da bude 150.
S obzirom da mi posmatramo mnogo dogadjaja, mi imamo mogucnost da detektujemo vise miliona dogadjaja. U svakom dogadjaju cemo gledati kako izgledaju gore pomenute mase i te rezultate cemo shematski predstaviti. Kandidati za Higsovog bozona formirace lep pik na slici koja predstavlja masu Higsa, dok ce sve ostalo biti rastrkano. To ostalo, rastrkano, dolazi od poznatih procesa.
Otprilike tako, pojednostavljeno.

Pa jeste :).

PS Izvinjavam se zbog svih slovnih gresaka u gornjem tekstu, stvarno nemam vremena da ispravljam :(. Moram da trazim Higsa :).

Atomski mrav

Otprilike tako, pojednostavljeno.

Zamalo da zažalim što sam pitao

Ima intresantan sajt gde je dosta toga objasnjeno za srednjoskolski nivo (znaci i za sve ne- cesticare ), mislim ove usputne stvari :)
Avantura Cestica

Ako sam dobro razumeo, dokazano je postojanje svih čestica (do tog Z-bozona) i pretpostavlja se da se od tih Z-bozona sastoji taj Higsov bozon. Doduše, jedan je "pravi" Z-bozon a jedan je "virtuelni" (ne usuđujem se da pitam kako čestica može da bude virtuelna i šta uopšte znači izraz virtuelno a šta stvarno u fizici gde čestice nastaju od energije i čestice emituju energiju i gde čestice jesu energija...), ali ako sam dobro shvatio ako "uhvate" 4 elektrona i ako provale da su dva nastala od pravog Z-bozona a dva od "virtuelnog" Z-bozona, to će biti dokaz da Higsov bozon postoji?

Par elektrona sa suprotnim naelektrisanjem? Nije li elektron najmanja jedinica negativnog naelektrisanja? Ili je u pitanju par elektron-pozitron? I zar se taj pozitron neće "rekombinovati" sa tim elektronom?

Na kraju, kako neko uspešno može sebi predstaviti sve to u glavi?

Ajmo jedno po jedno, dokazano (znaci detktovano, zna im se masa, naelektrisanje i neke druge osobine) je 6 kvarkova (dva od njih, up i down su sastavni deo protona i neutrona), 6 leptona (elektron je npr. lepton), fotona, dva W (+ i -) bozona, jednog Z bozona, i gluona. To su cestice Standardnog modela. jedina neotkrivena iz tog modela je Higs.
mala digresija, Standardni model nije ultimativna (krajnja) teorija, vec samo deo mnogo vece. Mi nismo otkrili ni jednu cesticu iz te vece teorije, tako da ne znamo ni koja je od kandidata za vecu teoriju tacna. Nadamo se da ce nam LHC pomoci i u tome.
Dalje, ja sam isla unazad dok sam objasnjavala. Higgs se ne sastoji od dva Z bozona, kao sto se ni Z bozon ne sastoji od dva elektrona. Higgs, izmedju ostalog, moze da se raspadne na 2 Z bozona. Ostalo na sta Higgs moze da se raspadne je par cestica-anticestica koje imaju masu. Tako da Higs moze da se raspadne i na dva elektrona npr. Ne moze na dva fotona, posto oni nemaju masu. Tako se ni Z bozon ne sastoji od dva elektrona vec moze, sa odredjenom verovatnocom, da se raspadne na njih.
Kako da razumes je ako pogledas recimo "beta" ili "gama" raspad. Prilikom beta raspada, kako se tumaci na osnovnom nivou, neutron se transformise (raspadne) u drugu cesticu, proton, a tom prilokom izbaci elektron. U pocetnom neutronu ne postoje ni proton ni elektron.
Koncept virtualnih cestica, pojednostavljeno, je da su to cestice koje znas da moraju da postoje (zbog vazenja zakona fiizike koje smo dokazali) medjutim nemaju sve osobine, recimo masu, stvarne cestice. To je povezano sa konceptom kvantne mehanike, gde se cestica ustvari opisuje verovatnocom njenog postojanja u datom trenutku i na datom mestu. Jos jedna stvar je da se ove pobrojane cesice (Higs i boson) raspadaju gotovo trenutno. Z bozon je takodje prenosilac interakcije, tako da nam njeno postojanje (realno ili virtuelno) ustvari govori da postoji interakcija koju Z opisuje.
Ako uhvatimo dovoljno dogadjaja sa 4 elektrona, kako je opisano gore, i imaju sve osobine koje trazimo, jedna od njih je da mozemo (gledano unazad u vremenu) da formiramo Higsov bozon sa odredjenom masom, da to ce biti dokaz. Nas signal, uzak pik u raspodeli na slici koja opisuje Higsovu masu, treba da bude izrazen, i dovoljno iznad raspodele koju nam daju ostali procesi iz standardnog modela. Pokusavam da nadjem sliku koja nije u fajlu, pa cu da zakacim da vidis na sta mislim.

Da pozitron je pozitivni elektron :). profesionalana deformacija. Nece se anihilirati jer ce verovatno biti udaljeni jedan od drugog. Zakon o odrzanju impulsa.

Kao sto rekoh, stavicu sliku. Za pocetak, sajt gore je stvarno edukativan.

Evo jos malo materijala.

Na ovoj slici je (simulacija, jos nemamo prave eksperimantalne podatke ) predstavljena masa Higsovog bozona. To je x osa, y osa je broj dogadjaja (mi detektujemo milione, ovo je malo procisceno). Plavo je signal, odnosno simulacija gore opisanog procesa, zeleno je najveci proces standardnog modela koji lici na nas signal (ima cetiri elektrona koji formiraju dva Z bozona, gledano unazad), naziru se jos dva manja procesa. Kad pocnemo da skupljamo podatke, odnosno kad detektori krenu da rade i kad ustanovimo da razumemo sta merimo, posle otprilike godinu dana skupljanja podataka, njih isto mozemo da predstavimo na ovoj slici. ako oblik skupljenih podataka bude pratio zeleni oblik, znaci ako nema pik oko 150, znamo da nema Higsa to gde ga trazimo. Ako bude pratio plavu tamo gde posoji plava, i zelenu na ostalim mestima, da to ce biti dokaz da Higs postoji

Ovde je seminar (pdf) koji sam odrzala studentima letos, pokriva neke intresantne delove mogucih merenja i otkrica, mada ga nije bas lako pratiti.

Evo i prvog snopa u Atlasu: klikni

Pa volim ja fiziku, ali ne volim literarne sastave :(.
Anyway, pusten u rad, snopovi prosli.
Evo i zvanicnog izvestaja za stampu.

First beam in the LHC - accelerating science

Geneva, 10 September 2008. The first beam in the Large Hadron Collider at CERN* was successfully steered around the full 27 kilometres of the world’s most powerful particle accelerator at 10:28 this morning. This historic event marks a key moment in the transition from over two decades of preparation to a new era of scientific discovery.

“It’s a fantastic moment,” said LHC project leader Lyn Evans, “we can now look forward to a new era of understanding about the origins and evolution of the universe.”

Starting up a major new particle accelerator takes much more than flipping a switch. Thousands of individual elements have to work in harmony, timings have to be synchronized to under a billionth of a second, and beams finer than a human hair have to be brought into head-on collision. Today’s success puts a tick next to the first of those steps, and over the next few weeks, as the LHC’s operators gain experience and confidence with the new machine, the machine’s acceleration systems will be brought into play, and the beams will be brought into collision to allow the research programme to begin.

Once colliding beams have been established, there will be a period of measurement and calibration for the LHC’s four major experiments, and new results could start to appear in around a year. Experiments at the LHC will allow physicists to complete a journey that started with Newton's description of gravity. Gravity acts on mass, but so far science is unable to explain the mechanism that generates mass. Experiments at the LHC will provide the answer. LHC experiments will also try to probe the mysterious dark matter of the universe – visible matter seems to account for just 5% of what must exist, while about a quarter is believed to be dark matter. They will investigate the reason for nature's preference for matter over antimatter, and they will probe matter as it existed at the very beginning of time.

“The LHC is a discovery machine,” said CERN Director General Robert Aymar, “its research programme has the potential to change our view of the Universe profoundly, continuing a tradition of human curiosity that’s as old as mankind itself.”

Tributes have been coming in from laboratories around the world that have contributed to today’s success.

“The completion of the LHC marks the start of a revolution in particle physics,” said Pier Oddone, Director of the US Fermilab. “We commend CERN and its member countries for creating the foundation for many nations to come together in this magnificent enterprise. We appreciate the support that DOE and NSF have provided throughout the LHC's construction. We in the US are proud to have contributed to the accelerator and detectors at the LHC, together with thousands of colleagues around the world with whom we share this quest.”

“I congratulate you on the start-up of the Large Hadron Collider,” said Atsuto Suzuki, Director of Japan’s KEK laboratory, “This is a historical moment.”

“It has been a fascinating and rewarding experience for us,” said Vinod C. Sahni, Director of India’s Raja Ramanna Centre for Advanced Technology, “I extend our best wishes to CERN for a productive run with the LHC machine in the years to come.”

“As some might say: ‘One short trip for a proton, but one giant leap for mankind!’ TRIUMF, and indeed all of Canada, is delighted to bear witness to this amazing feat,” said Nigel S. Lockyer, Director of Canada’s TRIUMF laboratory. “Everyone has been involved but CERN is to be especially congratulated for bringing the world together to embark on such an incredible adventure.”

In a visit to CERN shortly before the LHC’s start-up United Nations Secretary General, Ban Ki-moon said: “I am very honored to visit CERN, an invaluable scientific institution and a shining example what international community can achieve through joint efforts and contribution. I convey my deepest admiration to all the scientists and wish them all the success for their research for peaceful development of scientific progress.”

Notes for Editor:

*CERN, the European Organization for Nuclear Research, is the world's leading laboratory for particle physics. It has its headquarters in Geneva. At present, its Member States are Austria, Belgium, Bulgaria, the Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Italy, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. India, Israel, Japan, the Russian Federation, the United States of America, Turkey, the European Commission and UNESCO have Observer status.

Stoka :(
Imaju razne proizvodjace oruzja :(.

Kazezoze

taj hakerski upad, jel' to ta crna rupa o kojoj stalno prichaju?
koliko to mozhe biti opasno?

:)
Hakerski upad je uvek opasan iz vise razloga. Nije toliko opasan po ljudsku civilizaciju koliko po nauku, Cern i nas fizicare. Za pocetak mogu da ostete kompjuterske sisteme, da nam izbrisu softver, koji je proizvod rada hiljada ljudi, da blokiraju nas rad. Dalje mogu da ostete razne druge sisteme, ne samo kompjutere, vec i delove detektora. Skoro sve kontrolisemo pomocu kompjutera, ali nemamo svi pristup svemu. Ako haker moze da pristupi kontrolnom sistemu moze da izazove kvarove na uredjajima.
To bi izazvalo ogromne finansijske gubitke. I povuklo potencijalne finansijere.

Nama je skoro ovde upao haker koji je mozda imao pristup fajlu sa svim nasim pasvordima. Ja ne znam kako to sve funkcionise, ali nisam se osecala nimalo prijatno. Nas kompjuteras je danima nesto radio, mi ostalismo zamoljeni da se ne konektujemo neko vreme, a potom da promenimo pasvorde.

Tesko je bilo ocekivati da ce u pocetku sve biti bez problema. Problem je sto LHC sebi ne sme da dozvoli luksuz ovakvih kvarova.
S druge strane preko zime je ionako pauza zbog struje, a prica se da se pocetak gurao za ovu godinu vise zbog finansiranja, nego zato sto smo spremni. Zato je i trebalo da se krene sa slabijim snopom.