Urychlovače částic principy standardních urychlovačů částic

Podobné dokumenty
Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

Experiment ATLAS. Shluky protiběžných částic se srážejí každých 25 ns. tj. s frekvencí. Počet kanálů detektoru je 150 mil.

Theory Česky (Czech Republic)

Za hranice současné fyziky

A Large Ion Collider Experiment

Lineární urychlovače. Jan Pipek Dostupné na

Urychlovače nabitých částic

Standardní model a kvark-gluonové plazma

K čemu slouží urychlovače a reaktory

Od kvarků k prvním molekulám

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta. Josef Knot Velké urychlovače částic. Katedra didaktiky fyziky

IONTOVÉ ZDROJE. Účel. Požadavky. Elektronové zdroje. Iontové zdroje. Princip:

(v zrcadle výtvarné estetiky)

Lineární urychlovače. Jan Pipek Dostupné na

Standardní model částic a jejich interakcí

CERN Evropská organizace pro jaderný výzkum. Tomáš Kubeš

CERN Otázky. a odpovědi LHC. Co je to

CERN Otázky. a odpovědi LHC. Co je to

CERN Evropská organizace pro jaderný výzkum. Tomáš Kubeš

CERN Evropská organizace pro jaderný výzkum. Tomáš Kubeš

Projekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika

O čem se mluví v CERNu? Martin Rybář

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

DOUTNAVÝ VÝBOJ. Další technologie využívající doutnavý výboj

Relativistická dynamika

Příklady Kosmické záření

Hmotnostní spektrometrie

Na ženevském letišti jsem na své první cestě do

CERN - námět na exkurzi

CENTRUM PODPORY PROJEKTŮ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

2. Prostudovat charakter interakcí různých částic v hadronovém kalorimetru

Zdroje částic Supravodivé magnety Aplikace urychlovačů. Mgr. Jan Pipek Dostupné na

Jaroslav Reichl. Střední průmyslová škola sdělovací techniky Panská 3 Praha 1 Jaroslav Reichl, 2017

Zájezd do CERNu Obsah. Jakub Šerých,

STŘEDOČESKÝ KRAJ ANTIHMOTA

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Úloha č.: I Název: Studium relativistických jaderných interakcí. Identifikace částic a určování typu interakce na snímcích z bublinové komory.

CERN základní informace předtím, než vyrazíme. Jaroslav Reichl, SPŠST Panská

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Laserové chlazení atomů. Magneto-optická past

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Úvod do fyziky plazmatu

Wilsonova mlžná komora byl první přístroj, který dovoloval pozorovat okem dráhy elektricky

Elementární částice. 1. Leptony 2. Baryony 3. Bosony. 4. Kvarkový model 5. Slabé interakce 6. Partonový model

Pozitron teoretická předpověď

Jihočeská universita v Českých Budějovicích Pedagogická fakulta. Urychlovače nabitých částic

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Prověřování Standardního modelu

Rozluštění skrytých symetrií přírody

Monitorovací indikátor: Počet nově vytvořených/inovovaných produktů Akce: Přednáška, KA 5 Číslo přednášky: 19

Otázka : před vstupem do reakce se to udělá jak, aby se atom s desítkami elektronů v obalu jich zbavil, tedy abychom my mu elektrony vzali.?

Univerzita Hradec Králové. Přírodovědecká fakulta. Katedra fyziky. Analýza srážky částic pomocí programu Virtual Machine.

O Velkém třesku, černých dírách, temné hmotě a jiné zvířeně ( )

Kosmické záření a Observatoř Pierra Augera. připravil R. Šmída

Podivnosti na LHC. Abstrakt

1. přeshraniční Zemská výstava

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

postaven náš svět CERN

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Elektřina: Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

Elektřina. Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

Úvod do moderní fyziky. lekce 4 jaderná fyzika

Experimentální metody ve fyzice vysokých energií Alice Valkárová

Český výzkum v evropském měřítku české know-how v CERN

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Chemické složení vesmíru

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Základní experiment fyziky plazmatu

Struktura atomu. Beránek Pavel, 1KŠPA

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Encyklopedický slovník. T. D. Lee, Rev. Mod. Phys. 47, 267, 1975

Stručný úvod do spektroskopie

Jiří Dolejší, Olga Kotrbová, Univerzita Karlova v Praze

základní informace předtím, než vyrazíme Jaroslav Reichl, SPŠST Panská

Fyzika 6. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. témata / učivo. očekávané výstupy RVP. očekávané výstupy ŠVP

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

KINETICKÁ TEORIE STAVBY LÁTEK

5. Radioaktivita Využití radioaktivity a fyziologické účinky. l) fyziologické účinky jaderného záření

FYZIKA II. Petr Praus 7. Přednáška stacionární magnetické pole náboj v magnetickém poli

Na základě toho vysvětlil Eisnstein vnější fotoefekt, kterým byla platnost tohoto vztahu povrzena.

RADIOAKTIVITA KAP. 13 RADIOAKTIVITA A JADERNÉ REAKCE. Typy radioaktivního záření

rezonanční neutrony (0,5-1 kev) (pojem rezonanční souvisí s výskytem rezonančních maxim) A Z

Urychlovače částic a jejich vyuţití

Nebezpečí ionizujícího záření

Název: II.FYZIKÁLNÍ TESTY SOUHRNNÉ OPAKOVÁNÍ VY_52_INOVACE_F2.19. Vhodné zařazení: Časová náročnost: 45 minut Ověřeno:

zve studenty 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, (tedy všech) ročníků

Alexander Kupčo. kupco/qcd/ telefon:

Plazma v technologiích

16. Franck Hertzův experiment

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. neutronové číslo

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE - kvalitativní i kvantitativní detekce v GC a LC - pyrolýzní hmotnostní spektrometrie - analýza polutantů v životním

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ. (Bl) (И) ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA ( 1S ) (SI) Int Cl* G 21 G 4/08

S p e c i f i c k ý n á b o j e l e k t r o n u. Z hlediska mechanických účinků je magnetická síla vlastně silou dostředivou.

Petr Kulhánek: Honba za Higgsovými částicemi a moje červené poznámky

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

High Energy Physics Jiří Kvita, MFF UK

ATOMOVÉ JÁDRO A JEHO STRUKTURA. Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno

Transkript:

Urychlovače částic principy standardních urychlovačů částic

Základní info technické zařízení, které dodává kinetickou energii částicím, které je potřeba urychlit nabité částice jsou v urychlovači urychleny rozdílem potenciálů elektrického pole urychlovače slouží k výzkumu elementárních částic při čelních srážkách se částice rozptýlí produkty srážky při dostatečné energii detektor ionizujícího záření fce záznamu průběhu srážky

Iontový zdroj produkce nabitých částic Z čeho se urychlovač skládá Elektrostatické nebo proměnné elektrické pole urychlení částice urychlovací systém Magnetické pole určuje dráhu částice, provádí fokusaci svazku magnetické čočky vedou svazek a snaží se co nejvíce jej zúžit Vakuový systém částice se při urychlování musí pohybovat ve vysokém vakuu nutný systém vývěv Chlazení supravodivé magnety potřebují heliové teploty Radiační ochrana zajištění bezpečnosti pomoci stínění Řídící systém ovládání, řízení a kontrola práce urychlovače Zdroj plazmy elektrický výboj Kryogenní systém pro LHC Řídící centrum urychlovačů v CERNu Vedení svazku magnetickými čočkami

Druhy urychlovačů Existují dva základní typy urychlovačů: Lineární urychlovač Kruhový urychlovač

Lineární urychlovače k urychlení využívá pouze elektrického pole toto pole může být statické, nebo se může měnit + relativně jednoduchá konstrukce, není potřeba stáčení dráhy - velké rozměry, potřeba vysokého napětí

Letecký záběr Stanfordského lineárního urychlovače SLAC.

Kruhové urychlovače + lze opakovaně částice urychlovat mezi elektrodami s menším urychlovacím napětím, obecně lze dospět k lepším výsledkům než u lineárního urychlovače - je potřeba magnetického pole k zakřivení dráhy částic, částice vyzařují elmag. záření ztráty energie, ta lze snížit zvětšením poloměru zakřivení dráhy

Cyklotron frekvence střídavého napětí konstantní částice se pohybuje po spirálové dráze speciální princip (odlišuje se tedy od synchrotronu, kde frekvence urychlování není stálá a dráha je čistě kruhová) urychlovací komora, elektromagnet a zdroj urychlovacího napětí první kruhový urychlovač (1930) výzkumné účely, příprava radionuklidů, medicína, průmysl a další

Lawrence u cyklotronu Moderní malý cyklotron První cyklotron

Synchrotron magnetické a elektrické pole určitým způsobem zesynchronizováno s prolétávajícími částicemi skládá se ze tří částí: 1) lineární urychlovač (LINAC) urychlení elektronů na stovky MeV, 2) BOOSTER urychlení na rychlosti blízké c, 3) STORAGE RING paprsek urychlených částic je skladován

Tevatron ve Fermiho národní urychlovačové laboratoři (USA)

Large Hadron Collider

LHC v kruhovém tunelu o obvodu 27 km, 50-150 m pod zemí, má mírný sklon kvůli ražbě tunelu tunel přechází mezi hranicemi Francie a Švýcarska, na zemském povrchu se nachází některé budovy (kompresory, ventilace, chlazení, ovládací stanice) 20 srážek na každých 200 miliard vystřelených částic, 30 milionů srážek za sekundu svazek má možnost obíhat až 10 hodin, urazí dráhu větší než 10 miliard km nízká teplota elektromagnetů kolem 1.9 K umožňuje supravodivost (za pokojové teploty by prstenec musel mít 120 km a pro dosažení stejných výsledků by spotřeboval 40 krát více energie)

Proč supravodivý synchrotron urychlující protony a jádra? Synchrotron kruhový urychlovač - urychlování na relativistické hmotnosti, vzrůst hmotnosti vzrůst magnetického pole (zůstává stejný poloměr dráhy a frekvence) Proč supravodivý? jediná možnost získat tak silné magnetické pole ~ 10 T (mag. pole Země 0,04 mt) Maximum pro teplé magnety ~ 2 T. Nutnost chlazení tekutým heliem. Jeden z největších teplých magnetů (experiment ALICE) Magnet urychlovače LHC Proč vstřícné svazky? získaná energie ve srážce ( E KIN = 7 TeV): Pevný terč: 0,118 TeV Vstřícné svazky: 14 TeV Elektrony: výhody: bodový objekt veškerá energie koncentrována do jedné interakce nevýhody: brzdné záření Protony: výhody zanedbatelné brzdné záření, možnost srážet těžké ionty nevýhody proton je složená částice, sráží se jeho jednotlivé komponenty

Větší detaily, energie a teploty, produkce těžších částic Experimentální pozorování je rozhodujícím kritériem pro uznání platnosti hypotézy a její přeměnu v teorii Stěžejní nástroj srážka urychlených částic Nárůst energie větší detaily Zatím největší urychlovače před LHC E ~ 100 GeV 10-18 m Produkce částic s vyšší klidovou energií (hmotností) Klidová hmotnost protonu: ~ 1 GeV LHC srážka protonů s energiemi 7000 GeV Jádra olova (208 nukleonů) na každý 2700 GeV 1 123 200 GeV = 1,8 10-4 J 1 ev = 1,602 10-19 J Energie už přímo makroskopické pád 0,02 g z výšky 1 m srážka dvou menších much nebo větších komárů Stejná energie Rozdíl rozměrů 10 14 V současné době se připravují ke startu Hmotnost 1 g se stejnou rychlostí 5 10 17 J (10 000 hirošimských bomb)

LHC schéma a experimenty ALICE olověné ionty pro vytváření kvark-gluonového plazmatu ATLAS, CMS pátrání po Higgsově bosonu, extra dimenzích a částicích tvořících temnou hmotu LHCb studium nepatrných rozdílů mezi hmotou a antihmotou, proč je vesmír tvořen výhradně z hmoty částice jsou předurychleny na 0.45 TeV, ve velkém tunelu pak dourychleny až na 7 TeV urychlující elektrické pole vytvářeno ve speciálních dutinách dva paralelní svazky se mohou protnout ve čtyřech místech

doba života Higssova bosonu velmi krátká, rozpadá se na fotony, W a Z bosony, tauony, kvarky vůně b