सर्न - $ 900 मिलियन के लिए एक संगठन क्या है

मैं इस गर्मी में CERN में क्रायोजेनिक्स विभाग में काम करने के लिए भाग्यशाली था। इस पोस्ट में, सामान्य शब्दों में, मैं बताऊंगा कि वे यहाँ क्या कर रहे हैं।


आइए याद रखें कि सर्न क्या है।

सर्न - Conseil Européen la Recherche Nucléaire (फ्रेंच), या यूरोपीय परमाणु अनुसंधान संगठन (अंग्रेजी), परमाणु अनुसंधान के लिए अंतर्राष्ट्रीय केंद्र। वह पिछले 57 (29 सितंबर, 58 साल) के लिए उच्च-ऊर्जा भौतिकी का अध्ययन कर रहे हैं। अवैज्ञानिक दुनिया के लिए सबसे प्रसिद्ध उपलब्धियां हैं, टिम ली द्वारा "वेब का निर्माण" (बेशक, उससे पहले, सर्वर से क्लाइंट के लिए डेटा स्थानांतरण कुछ सैन्य संगठनों में मौजूद थे, लेकिन टिम ली ने दुनिया का पहला सर्वर बनाया, जो केवल सर्न से पहले सुलभ था, और फिर से पूरी दुनिया में), जीआरआईडी प्रणाली का विकास। स्विट्जरलैंड और फ्रांस की सीमा पर स्थित है।

फिलहाल, CERN के पास दुनिया का सबसे बड़ा और सबसे शक्तिशाली त्वरक LHC (लार्ज हेड्रॉन कोलाइडर, LHC) है। इस त्वरक पर 4 बड़े प्रयोग हैं (सर्न में उनमें से अधिक हैं, लेकिन वे सभी या तो इन चार द्वारा प्राप्त डेटा का उपयोग करते हैं या त्वरक से संबंधित नहीं हैं): एलिस, एटलस, सीएमएस, एलएचसीबी। आइए विश्लेषण करें कि उनमें से प्रत्येक क्या करता है (विशेषज्ञों के लिए, जिन्हें मैं स्पष्ट करता हूं - मैं सब कुछ इस तरह से समझाने की कोशिश करूंगा जो उन लोगों के लिए स्पष्ट होंगे जो भौतिक विज्ञान से जुड़े नहीं हैं। टिप्पणियों में गलतियां और त्रुटियों पर चर्चा की जा सकती है। लेकिन फिर, वास्तव में। , इन प्रयोगों में से एक अलग लेख के हकदार हैं):

- ALS :
जैसा कि आप सभी जानते हैं, आधुनिक सिद्धांत के अनुसार (और अब तक विश्वसनीय प्रतिनियुक्ति के बिना), हमारा ब्रह्मांड 14 अरब साल पहले बिग बैंग से आया था। एक क्षण में, सभी पदार्थ प्रकट हुए, सभी ऊर्जा, समय और स्थान, और फिर यह सब सूप विकसित होना शुरू हुआ। अब हम ब्रह्मांड के निर्माण के तुरंत बाद संभव है कि इस बहुत सूप में रुचि रखते हैं। जिस समय यह मामला था उस समय प्लाज्मा, जबरदस्त ऊर्जा और तापमान के साथ, और बहुत ही रोचक गुणों के साथ था। एलिस छोटे बिग बैंग को पुन: उत्पन्न करना चाहता है और बड़े विस्फोट के बाद पहले सेकंड में पदार्थ की स्थिति का निरीक्षण करना चाहता है (यह एक ऐसा प्रयोग है जो ब्लैक होल बनाने और हम सभी को मारने के लिए किया गया था, हाँ हाँ)।


- एटलस :
यदि आप बहुत महंगे उपकरण खरीदते हैं, तो सौ या दो कुशल खगोल भौतिकविदों को किराए पर लें और कई वर्षों तक अंतरिक्ष का अध्ययन करें, तो आप देख सकते हैं कि जिस मामले को हम देखते हैं, वह पूरे ब्रह्मांड के द्रव्यमान का लगभग 5% बनाता है। शेष 95% तथाकथित डार्क मैटर (23%) और डार्क एनर्जी (72%) है। एटलस केवल यह समझने की कोशिश कर रहा है कि यह किस तरह का है और यह क्यों नहीं दिखाई दे रहा है (सिद्धांतकारों का सुझाव है कि यह अन्य आयामों से अलग है, लेकिन प्रकाश केवल 3 में फैलता है, और गुरुत्वाकर्षण - सभी में, हम द्रव्यमान को क्यों नोटिस कर सकते हैं? इस मामले में, लेकिन इसे देखने के लिए नहीं, लेकिन यह एक बहुत ही सरल व्याख्या है जो मुझे सूट नहीं करता है - ऐसा लगता है कि समानांतर दुनिया और अन्य विज्ञान-फाई बकवास हैं, जो बिल्कुल गलत है)। यह प्रयोग हिग्स बोसोन की भी तलाश है, जो इस सवाल का जवाब देता है कि "शरीर में द्रव्यमान क्यों होता है।"


- सीएमएस :
यह प्रयोग ATLAS जैसी ही चीज की तलाश में है, केवल अन्य तरीकों से। हालाँकि, जैसा कि आपने पढ़ा होगा, यह वह है जो पहले से कहीं ज्यादा हिग्स बोसोन को खोजने के करीब है।


- एलएचसीबी :
एंटीमैटर जैसी कोई चीज होती है। मामले के साथ बातचीत करते समय इसके गुणों में से एक सत्यानाश है (दोनों शुद्ध ऊर्जा में बदल जाते हैं, कुछ भी नहीं रहता है)। सैद्धांतिक भौतिकी में, लगभग सब कुछ समरूपता के अधीन है, और इसका मतलब है कि, बिग बैंग के दौरान पदार्थ और एंटीमैटर बनाते समय, सब कुछ नष्ट हो जाना चाहिए और गायब हो जाना चाहिए। हालाँकि, कुछ गलत हो गया क्योंकि हम मानते हैं, और सभी मामले और एंटीमैटर का सत्यानाश नहीं किया गया (एक दिव्य बग, या एक विशेषता?)। LHCb यह समझने की कोशिश कर रहा है कि ऐसा क्यों हुआ।


यहाँ वास्तव में दुनिया के चार सबसे बड़े भौतिक प्रयोग हैं। अगर किसी को दिलचस्पी है, तो मैं उनमें से प्रत्येक के बारे में अलग से लिख सकता हूं।

अब देखते हैं कि यह सब कैसे काम करता है।
प्रत्येक प्रयोग त्वरक में कण किरणों को निकट-प्रकाश की गति के लिए तेज करता है और उन्हें उसके डिटेक्टर (एक डिटेक्टर प्रति प्रयोग) में टकराता है। एलिस सीसा आयनों (वे एक बड़े द्रव्यमान), एटलस, सीएमएस और एलएचसीबी प्रोटॉन से टकराते हैं। टक्कर के बाद, कण छोटे कणों में अलग हो जाते हैं, जो डिटेक्टरों द्वारा देखे जाते हैं, और फिर टकराव की पूरी तस्वीर इस डेटा से पुनर्स्थापित की जाती है। डिटेक्टरों से डेटा (यहां मेरा मतलब है कि कण को ​​ठीक करने वाले एकल टुकड़े, जैसे कि क्रिस्टल, बबल चैंबर, आदि ...) एक एनालॉग सिग्नल द्वारा सीधे उनके बगल में प्रतिष्ठानों को प्रेषित किए जाते हैं, जो बदले में, होते हैं। वे इसे एक डिजिटल सिग्नल में बदल देते हैं और इसे प्रोसेसिंग और स्टोरेज के लिए ऊपर भेज देते हैं। यहां समस्या यह है कि इस डेटा का एक बहुत कुछ है। बहुत कुछ। एक अविश्वसनीय राशि। उदाहरण के लिए, एक एटलस प्रयोग से प्रति सेकंड 70 टेराबाइट्स की जानकारी प्राप्त होती है ( स्रोत )। और टकराव घंटों के भीतर होता है। क्या आप पैमाने की कल्पना कर सकते हैं? इस समस्या को हल करने के लिए, CERN ने GRID प्रणाली विकसित की, जो अपने उद्देश्यों के लिए दुनिया के कई डेटा केंद्रों की शक्ति का उपयोग करती है। फिर, अगर किसी को डिटेक्टरों के बारे में पढ़ने में दिलचस्पी है, तो मैं उनके बारे में लिख सकता हूं।


आगे बढ़ो। कणों को फैलाने के लिए, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र को लागू करना आवश्यक है। यहाँ, सुपरकंडक्टर्स का उपयोग 1.7 से 4 केल्विन के तापमान पर करंट की आपूर्ति के लिए किया जाता है। हीलियम के साथ सब कुछ ठंडा किया जाता है: तरल हीलियम खरीदा जाता है, विज्ञापनों में 500 टन और केल्विन के अनुसार 4 तक ठंडा किया जाता है। और फिर, यदि आवश्यक हो, तो 1.7 तक। यहां मुझे बताने के लिए बहुत कुछ नहीं है, क्योंकि शीतलन प्रणाली का वर्णन बहुत लंबा होगा (यदि कोई दिलचस्पी होगी ... अच्छी तरह से, आप समझते हैं)। मैं जो कुछ जोड़ सकता हूं वह यह है कि 2008 में सुरंग में एक विस्फोट हुआ था, और यह सही हीलियम आपूर्ति प्रणाली नहीं होने के कारण था कि पूरे त्वरक आधे साल तक खड़े रहे।
कहानी यह है: हमारे पास दो मैग्नेट हैं, वे तारों से जुड़े हुए हैं, ज़ाहिर है, तारों को कहीं न कहीं से मिलाया जाता है। हीलियम में तार "फ्लोट" (मैं 1.7 केल्विन पर याद करता हूं), और लगभग 20,000 एम्पीयर की एक धारा उनके माध्यम से बहती है। मिलाप खराब किया गया था, एक छोटा संधारित्र प्राप्त किया गया था, जिसने 5 केल्विन को एक चिंगारी, गर्म हीलियम दिया था। 20,000 एम्पीयर और 5 केल्विन के तापमान पर, तारों को गर्म करना शुरू हो गया, उनके चारों ओर हीलियम को गर्म करना ... परिणाम - 13 टन वजन वाले एक चुंबक ने 30 मीटर तक उड़ान भरी, कुछ दरवाजे और दीवारों को ध्वस्त कर दिया, और मुड़ा हुआ; हीलियम ने त्वरक के पूरे भाग को गैस से भर दिया। समस्या यह थी कि लोग त्वरक (वैक्यूम के अंदर त्वरक के संचालन के दौरान) को भी नहीं खोल सकते थे, क्योंकि हीलियम हवा के साथ बातचीत करेगा, पानी का उत्पादन किया जाएगा (हवा से संक्षेपण के परिणामस्वरूप, तेजी से ठंडा करने के दौरान पानी का उत्पादन होगा, धन्यवाद फ्रिज ), और लाखों डॉलर के इलेक्ट्रॉनिक्स। मुझे इन केबलों को मिलाप करने के लिए नए तरीकों के साथ पंप करना, इंतजार करना और बाहर आना पड़ा।

बस इतना ही। आप जब तक चाहें CERN के बारे में बात कर सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि यहाँ क्या है और कैसे, के सामान्य विचार के लिए, यह पर्याप्त है। यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो मुझे खुशी होगी।

पुनश्च: प्रयोगों पर लेख के लिंक:
- एटलस प्रयोग - समस्या का एक सरलीकृत विवरण और डिटेक्टर के बारे में थोड़ा