Das Atomring Europe

Das Atomring Europe

Touristen über den französisch-schweizerischen Grenze bei Genf wird überhaupt nicht auffällig eine Reihe von Gebäuden, die wie eine Kombination von Büros und Industriegebäude zu suchen. Wenn der Tourist ist ein physikalischer nicht du sagen alles, was grau Gruppe von Gebäuden. Nur wenn man sich den Schildern auf der Autobahn sehen Sie, dass es durch das grösste Forschungszentrum gehen für Teilchenphysik der Welt: CERN. Als der Prinz von Saint-Exupery sagte, "das Wichtigste ist, unsichtbar für die Augen"; in diesem Fall, weil es unter der Erde.
Wenn wir, um einen Start zu etablieren, wäre es wahrscheinlich Anfang 1947 sein, wenn kein Teilchenphysiker erwartet, was passieren würde. Der 20. Dezember Ausgabe von Nature zwei Fotos von zwei Ereignissen als "in V" wegen seiner charakteristischen Form. Diese entstehen beispielsweise, wenn ein Teilchen neutral? Ungeladene?, Spurlos auf einer speziellen Platte, zerfallen in zwei entgegengesetzte elektrische Ladungen, die, wenn sie.
Auf den Spuren des seltsamen Teilchen
Die nächsten zwei Jahre Physikern kämpfte, um eine solche unerwartete Entdeckung zu bestätigen. Diese Partikel, die den Spitznamen "strange" erhielt, wurde der heißes Thema. Es war nicht weniger. Seine Existenz war ein Skandal. "Es war, als ob die Natur durften Phantasien", sagte der Französisch Physiker Michel Crozon. Bald ein junger Physiker Murray Gell-Mann nannte das Konzept der Fremdheit, eine neue Qualität der subatomaren Teilchen. Was war diese Vorstellung gibt es? Und was es war, die dringendsten, wie man es in einen kohärenten Rahmen zu integrieren?
Es war Zeit, einen Schritt weiter gehen. Da die 20er Jahre, die fleißig die letzten Bausteine ​​der Materie gesucht hatte eine gewisse Naturphänomen aus dem Weltraum verdient, kosmische Strahlung: eine Reihe von hochenergetischen Teilchen, wie zum Beispiel Photonen; oder elektrisch geladene Teilchen, wie Protonen. Bei Erreichen der höchsten Bereiche der Atmosphäre die kosmische Strahlung können sie zwei verschiedene Destinationen in Abhängigkeit von der Energie, die sie durchführen zu unterziehen. Wenn nicht wesentlich, die Luftbremse, sind aber sehr energisch, kollidiert heftig mit einer Sauerstoff oder Stickstoff aus Luft, was zu einer Kaskade von sekundären Teilchen, Fragmente oder zerrissen Atomen Teilchen bei einer Kollision. Um zu untersuchen, suchten Physiker größtmögliche Höhen, entweder in den Bergen oder Ballons. Aber sie hatte ein Problem: der kosmischen Strahlung sind selten und unvorhersehbar und Physiker haben wollte bekannt, um mit ihnen in Ihrer Freizeit Partikel spielen zu machen.
Offensichtlich ist der beste Weg, um das Innere der Materie zu erforschen, um die Teilchen aneinander bei hohen Geschwindigkeiten zu werfen. Wenn der in den Kollisionen verwendete Material wird von kleineren Elementen zusammengesetzt ist, wird es brechen und Sie werden Abfallprodukte sehen. Auch die enorme Energie freigesetzt das Entstehen anderen subatomaren Teilchen, die nicht vor dem Absturz durch die Gnade des berühmtesten Physik Gleichung E = mc2 nicht gab. So nach dem Krieg, die Bemühungen wurden auf die Perfektionierung Maschinen, die Teilchen auf Geschwindigkeiten um immer höhere Energien zu beschleunigen und somit fokussiert. Die einzige Möglichkeit ist die Manipulation der elektrischen und magnetischen Feldern. "Fühlt" Alle geladenen Teilchen diese Felder -in der Tat sind sowohl Ausdruck einer einzigen electromagnético- Feld, so dass Sie über ein geeignetes Management bekommen können, dass subatomare Teilchen gewinnen zunehmend an Geschwindigkeit.
Der erste Linearbeschleuniger Geschichte
1928 Rolf Wideroe, ein junger Norweger Ingenieur, der in Aachen arbeitete, entwarf die erste Linearbeschleuniger in der Geschichte, ein Gehäuse, wo ein Vakuum durch Metallrohre gezogen und Partikel bei jedem von einem passieren durchlaufen eine Reihe von Beschleunigungen andere. Ein Jahr später, über den Atlantik, ein anderer norwegischer geborene Physiker Ernest O. Lawrence, in Kalifornien anderen Beschleuniger entwickelt: Zyklotron. Es besteht aus zwei D-förmigen Magneten zugewandt, in dem die Partikel in die Mitte injiziert und Beschleunigung des Fortschreitens, aber langsam, um eine spiralförmige Bahn zu erwerben. Seine erste Beschleuniger, in 1930 gebaut, passen in die Handfläche. Fast 80 Jahre später, CERN baut ein 27 Kilometer: das LHC Large Hadron Collider. Die Dinge haben sich sehr verändert.
Nach und nach wurden weitere Modelle von Beschleunigern, die bestehende verbessert und hatte eigenartige Namen wie Synchrozyklotron und Synchrotron erscheinen, aber im Wesentlichen immer noch auf dem gleichen Prinzip: Verwenden Sie leistungsstarke Elektromagnete mit Geschwindigkeiten Teilchen zu beschleunigen immer schwerer zunehmenden . Die Größen wurden ebenfalls vergrößert: Zentimeter verbrachte er mehrere hundert Meter.
Die Situation der Teilchenphysik in Europa war jedoch nicht gut. Die Amerikaner gewann durch einen Erdrutsch. So im Jahr 1949, auf dem Europäischen Kulturzentrum in Paris schlugen die Saultry und De-Broglie-Wissenschaftler die Schaffung eines europäischen Forschungszentrums, die die Massenflucht von Wissenschaftlern außerhalb des alten Kontinents und dass Europa verhindern würde könnte die amerikanische technologische Niveau zu erreichen etwas, was kein Land allein tun würde. Diese Idee wurde im folgenden Jahr bei der Generalversammlung der UNESCO von der US-Delegation, die auf Initiative des Physikers Isidor Rabi verteidigt. Vielleicht ist der US-Riese wollte gewissen Vorteil zu machen in der Kalte Krieg nach Europa machen wissenschaftliche Spielfeld zurück.
Der 29. September 1954 kristallisierte die großen politischen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Aufwand, was eine der größten und erfolgreichsten Forschungslabors werden: die Europäische Organisation für Kernforschung, CERN, in Meiryn, in der Nähe von Genf. Der Name wurde vor ein paar Jahren verändert, vielleicht, weil das Wort "nuklear" verursacht erhebliche Nebenwirkungen. Heute ist das Europäische Zentrum für Teilchenphysik, ein Name, es muss gesagt werden, mehr im Einklang mit ihrem Ziel.
Accelerators hunderte Meter lang
Im Jahr 1959, dem Synchrotron-Beschleunigers am CERN Protonen beendet. Das Gerät, beträgt 200 Meter lang, wurde als ein Riese. Im Laufe der Zeit die PS wurde verwendet, um Partikel zu beschleunigen und sie zu noch größeren Mühlen, wie das LEP, in einem Tunnel 27 km langen 100 Meter unter der Erde. Im Jahr 2007 wird die gleiche -above- Bereich durch das neue Beschleuniger LHC.El ersten am CERN Synchrozyklotron besetzt war recht bescheiden, im Dezember 1959 von der Proton-Synchrotron 200 Meter, etwas, das große zu der Zeit schien ersetzt. Europäische Physiker mit ihm begann ein Wettbewerb mit ihren amerikanischen Kollegen, die zu einem in der Brookhaven National Laboratory in New York geöffnet waren. Für seinen Teil, die Reaktion der östlichen Ländern war schnell: das gemeinsame Institut für Kernforschung in Dubna und JINR erstellt wurde. Aber es war nie ein echter Kämpfer. Ihre Beschleuniger, ein Synchrotron Protonenmagnet, der 36.000 Tonnen, zehn Mal mehr als die des CERN gewogen, war eine echte technologische Dinosaurier.
Ungleichen Wettbewerb zwischen europäischen und US-
Im Jahr 1960 war der Wettbewerb zwischen Genf und New York. Allerdings war es ein ungleicher Kampf. Die Amerikaner hatten seit den frühen 50er Jahren von verschiedenen Beschleunigern, die Fähigkeiten und Praxis in der Versuchsplanung und den Bau von geeigneten Instrumenten, um Partikel zu detektieren erworben hatte. So Europäer dargelegt, um US-Initiativen zu kopieren, um die Kontrolle über die experimentellen Techniken zu erwerben. Dadurch kamen sie immer Sekunde. Amerikanischen Gruppen die Zusammenarbeit mit Experimenten am CERN und Europäer verwendet Fotos in Brookhaven wurde: Aber im nächsten Jahrzehnt, ein Phänomen der Internationalisierung und nie verlieren begann zu kommen.
Die neuen Teilchenbeschleuniger in ernsthafte Schwierigkeiten theoretischen Physiker genannt. Da die Forschung voran sie erschienen mehr und mehr Teilchen. In den frühen 60er Jahren war die Situation chaotisch: die finnische Matt Ross beschriebenen 41 verschiedenen Partikel in der Review of Modern Physics; Rede von "Elementarteilchen" war ein Unsinn. Dann kam sie wieder ins Spiel Murray Gell-Mann. Im Jahre 1962 am CERN, verkündete er einen Weg, um Gruppe der Teilchen er "der Achtfache Pfad", in klaren Verweis auf die buddhistische Philosophie. Seine Theorie auch von Yuval Ne eman unabhängig gemacht, prognostizierte ein neues Teilchen, Ω-, entdeckte im folgenden Jahr Brookhaven und dann am CERN. Zwei Jahre später Gell-Mann perfektioniert seine Theorie und warf den Ring der Teilchenphysik Quarks.
Eine Beschreibung der Elementarteilchen
Seitdem Physiker bauten einen theoretischen Rahmen als "Standardmodell". Er sagt, es gibt zwei Hauptlinien der Elementarteilchen: Quarks, sechs "Geschmacksrichtungen", in drei Familien von zwei gruppierten -known nach oben und unten, merkwürdig, Charme und cima- Tal und Leptonen, auch sechs " Aromen ": Elektron, Myon, das Tauon und ihre entsprechenden Neutrinos, Teilchen in der Lage ist, die durch eine Wand der Leitung von mehreren zehn Lichtjahre dick, ohne Problem. Leptonen kann allein in der Natur, die nicht mit den Quarks geschieht gefunden werden. Sie erscheinen immer in Paaren oder zu dritt anderen bildenden Teilchen, wie mit dem Neutron und Proton.
Und nicht nur das. In den späten 60er Jahren, dem Glashow, Salam und Weinberg physischen gab einen Riesenschritt in Richtung der Traum von unter einem einzigen mathematischen Beschreibung der Zusammenführung der vier Naturkräfte: Gravitation, elektromagnetische und zwei Kernkräfte, starke Kraft, die die Quarks zusammenhält, und die Schwachen, für die so genannten Beta-Zerfall verantwortlich. In der Tat, zu übermitteln bestimmte Partikel Kräfte. So, während die Verantwortlichen sind elektromagnetische Photonen sind die schwache Kraft der W +, W- und Z-Bosonen 0. Diese drei Teilchen wurden durch Glashow, Salam und Weinberg vorausgesagt, um unter einer einzigen mathematischen Formulierung der elektromagnetischen Kraft und der schwachen Kraft zu vereinheitlichen: der elektroschwachen Theorie.
Antimaterie erreicht Beschleuniger
Überprüfen Sie die Richtigkeit aller dieser Ideen erforderlich, eine neue Generation von Beschleunigern. Und die Physik der Teilchen folgt einer einfachen Regel: je weiter in die Materie erforschen möchten, die mehr Energie man braucht. Am CERN, der alte PS nicht demontiert, aber wurde verwendet, um den neuen Beschleuniger, die SPS, einen Ring 7 Kilometer im Durchmesser 40 Meter unter der Erde begraben, der Bau im Jahr 1976 begann und in Dienst Service 1981. Die Idee war, Antiprotonen zu sammeln und dann machen sie mit Protonen kollidieren. Der erste Einsatz von Antimaterie im Beschleuniger erhöhten Energieschocks. In der Tat, wenn Materie und Antimaterie zu erfüllen, vollständig vernichten sie. Dies führte zu CERN auf eine globale Führungsposition und so Carlo Rubbia und Simon van der Meer entdeckte die W- und Z-Bosonen, die elektroschwachen Kraft Sendern damit verdienen zu gewinnen den Nobelpreis im Jahr 1983 wohl der SPS Es wurde gebaut, um sie zu finden.
Die größte wissenschaftliche Instrument jemals gebaut
Dann war alles bereit für den Bau der größten wissenschaftlichen Instrument jemals gebaut wurde, LEP, einen Umfang von 27 Kilometern begraben hundert Metern, wo Elektronen und Positronen-Antimaterie das Elektron wird beschleunigt und machte sie kollidieren. Mit dem LEP, die 1989 begann, wurden physikalische Messungen erhalten, um die Theorie zu verfeinern und sagten, sie könnten nur dann verbindlich, drei Familien von Quarks. Aber die theoretische Ansätze gefordert größeren Beschleunigern, die Ende letzten Jahrhunderts gipfelte in zwei Projekte: die SSC in den USA, ein Monster zu 87 Kilometer im Durchmesser, die im Jahr 1989 begonnen wurde, aber wurde im Jahr 1995 aufgrund abgesagt seiner hohen Kosten 8000 Millionen US-Dollar, und der LHC, der am 24. Juni 1994 genehmigt wurde.
Erst in diesem Jahr begann am CERN Forschungsprogramm, das gesuchte Atomen kollidieren Ionen verloren einige ihrer Elektronen, Blei und Gold neu, was in unserem Universum passiert nur wenige Millionstel einer Sekunde nach dem Urknall, wenn die Temperatur etwa hundert Milliarden Grad Celsius. Was sie fanden, war ein neuer Zustand der Materie 20 mal dichter als ein Atomkern: das Quark-Gluon-Plasma. Es war einer der letzten LEP Experimente. Sie musste es zu demontieren, um den LHC, das 2007 in Betrieb gehen wird zu bauen.
Seine Hauptziele sind die Entdeckung eines Teilchens, deren Existenz vor über 30 Jahren postuliert: das Higgs. Dies ist ein entscheidender Teilchen, da sie von der Masse des verbleibenden Teilchen eingestellt. Und Sie besser finden. Wenn nicht, müssen wir über das, was falsch mit der "Standardmodell" ist zu denken.
Miguel Angel Sabadell
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