Az LHC: nézzük meg belülről Understand article

Fordította: Adorjánné Farkas Magdolna. Az LHC-ről írt két cikk közül az másodikban, Rolf Landua a CERN munkatársa mélyen a föld alá kalauzol bennünket, hogy megismerjük a Föld legnagyobb tudományos berendezésében – a Nagy Hadron Ütköztetőben folyó kísérleteket.

A gyorsító

Az LHC gyorsítócsövek
prototípusának keresztmetszetén
látszik a nyaláb-árnyékoló.
Az árnyékoló nyílásain keresztül
ki tudják szívni a maradék levegőt,
amely odafagy a gyorsítócső
nagyon hideg falához. A nyaláb-
árnyékolót azért alkalmazzák a
gyorsítócsövek mentén, hogy
elnyelje a sugárzást, így
megakadályozza, hogy az elérje és
felmelegítse a mágneseket, amellyel
nagy mértékben gyengülne a
mágneses mező erőssége és komoly
károsodást is okozhatna

A CERN szíves hozzájárulásával

A Nagy Hadron Ütköztetőw1 (LHC) a svájci Genfhez közel épített Európai Részecskefizikai Kutatóközpont (CERN) hatalmas kísérleti eszköze, amely többször átszeli a francia-svájci határt. A világ legnagyobb és legerősebb részecskegyorsítóját eddig 80 ország közel 10 000 fizikusa használta abban a reményben, hogy sikerül megtalálni azokat a részecskéket, amelyek elárulják, hogy milyen események történtek az Ősrobbanást követő töredékmásodpercben. Így megoldódna sokféle rejtély, amely a hatalmas Univerzum legkisebb részecskéinek és a legnagyobb struktúráinak tulajdonságaival kapcsolatos.

Az LHC tervezése és megépítése 20 évet vett igénybe és 3.6 millárd €-ba került. A berendezéseket a felszín alatt 100 m mélyen fúrt 27 km hosszú és 3,8 m széles alagútban helyezték el. Ebben a mélységben geológiailag stabil kőzetréteg található, azonkívül ilyen vastag rétegen semmilyen sugárzás nem hatol keresztül. 2000-ig itt volt az 1989-ben épült Nagy Elektron-Pozitron Ütköztető (LEP) tárológyűrűje. A LEP-ben az elektronokat az antirészecske párjukkal, vagyis pozitronokkal ütköztették abból a célból, hogy nagy pontossággal tanulmányozhassák a keletkező részecskéket és a közöttük fellépő kölcsönhatásokat. (Az antianyagról szóló magyarázatot ld.: Landua & Rau, 2008).

Nyolc lifttel lehet lejutni az alagútba, és bár csak egyetlen megálló van, az út egy egész percig tart. A nyolc lejárati pont között az alagútban a karbantartó és a biztonsági emberek kerékpárral közlekednek – sokszor több kilométeres utakat tesznek meg. Az LHC-t egy központi vezérlőből irányítják, ezért ha a kísérletek folynak, a mérnökök és a technikusok csak a karbantartási munkák miatt mennek le az alagútba.

A részecskegyorsító fő részei:
a gyorsítócsövek, a gyorsításhoz
szükséges berendezések és
a hajlítómágnesek

DESY szíves hozzájárulásával

A kísérlet elve meglehetősen egyszerű: az LHC-ben két hadront – protonokat vagy ólom atommagokat – fognak ütköztetni majdnem fénysebességgel. Az igen nagy alkalmazott energia lehetővé teszi, hogy Einstein E=mc2, törvénye értelmében az egymással ütköző részecskék kinetikus energiája anyaggá alakuljon át. Az ütközés során keletkező összes anyagi részecskét detektálják és mérik a jellemzőiket. Ezt a kísérletet majd másodpercenként 600 milliószor ismétlik sok éven keresztül. Az LHC-ben főként proton-proton ütközéseket hoznak létre, amelyeket a négy detektor közül hárommal (ATLAS, CMS, és LHCb) tanulmányoznak majd. Évente azonban néhány héten keresztül nehéz ionokat (ólom magokat) gyorsítanak és ütköztetnek. Ezeket az ütközéseket főként az erre kifejlesztett ALICE detektorral tanulmányozzák.

A többi részecskegyorsítóhoz hasonlóan az LHC-nek is három fő része van: a gyorsítócsövek, a gyorsításhoz szükséges berendezések és a terelőmágnesek (ld az ábrát). A két gyorsítócsőben, amelyek átmérője 6,3 cm, két proton-, vagy nehézion-nyaláb halad egymással ellentétes irányban (külön-külön csőben) igen nagy vákuumban: 10-13 bar, nyomáson, amelynél az anyagsűrűség összemérhető a világűrével. Azért kell ilyen nagy légritkítást biztosítani, hogy minimálisra csökkentsék a gázmolekulákkal történő ütközések számát, ez ugyanis a felgyorsított részecskék elvesztésével járna.

A protonokat egy hidrogéngázt tartalmazó tartályból nyerik. A hidrogénatom egy protonból és egy elektronból áll. A tudósok elektromos kisüléssel eltávolítják az elektronokat és az így létrehozott protonokat elektromos és mágneses tér segítségével a gyorsító felé irányítják. Az LHC működéséhez 300 billió proton szükséges. Mivel egyetlen köbcentiméternyi hidrogéngáz szobahőmérsékleten 60 millió billió protont tartalmaz, az LHC-t 200 000-szer lehet feltölteni egyetlen köbcentiméternyi gázzal – és naponta csak kétszer kell újratölteni!

A gyorsító második részét a gyorsításhoz szükséges berendezések alkotják. Mielőtt a protonokat (vagy a nehézionokat) bevezetik az LHC gyorsítócsöveibe, a végső energiának kb. 6 %-ára felgyorsítják az LHC-hez csatlakoztatott kisebb teljesítményű gyorsítókkal. Az LHC belsejében nyolc gyorsítóberendezésen (gyorsítóüregek) keresztülhaladva érik el a részecskék a végső energiát.

Ahányszor áthaladnak a részecskék ezeken az üregeken, erős elektromágneses mező (körülbelül 5 MV/m) gyorsítja őket. A gyorsítók működési elve hasonló ahhoz, ahogy a tenger hullámai hatnak a hullámlovasra (ld. az ábrát): egy körülbelül 100 milliárd protonból álló csomag – a szörföző – meglovagol egy hatalmas elektromágneses hullámot és így nyer kinetikus energiát. Mindegyik hullám egy protoncsomagot gyorsít, minkét – egymással szemben haladó protonnyaláb 2800, egymástól 7 méter távolságban keringő csomagból áll. A végső energiájukat 20 perc múlva érik el, mialatt az LHC gyűrűjében másodpercenként 11 245 kört tesznek meg. Ezalatt a 20 perc alatt a protonok hosszabb távolságot tesznek meg, mint a Föld és a Nap közötti oda-vissza út.

A szupravezető gyorsító üreg úgy működik, mint a tenger hulláma
A CERN szíves hozzájárulásával

Amikor a részecskék belépnek az LHC-be, a sebességük a fénysebesség 99,9997828 %-a, a gyorsítás után pedig eléri a 99,9999991 %-át. Ez körülbelül a legnagyobb elérhető sebesség, mivel semmi sem haladhat gyorsabban, mint a fény, a relativitás elmélete szerint. Bár ez egy elhanyagolhatóan kicsi sebességnövekedésnek látszik, azonban a fénysebesség közelében egy kismértékű gyorsítás is nagy tömegnövekedést eredményez, és ez az, ami igazán fontos. Egy nyugalomban lévő proton tömege 0,938 GeV (938 millió elektron volt). A gyorsítás következtében eléri a lehetséges legnagyobb tömeget (vagy energiát, ami ebben az esetben praktikusan ugyanaz), 7000 milliárd elektron voltot (7 tera-eV vagy 7 TeV). Ha elképzeljük, hogy egy 100 kg tömegű embert gyorsítanának fel az LHC-ben, a tömege 700 tonnára növekedne.

A számítógéppel előállított képen
láthatók egy LHC dipólmágnes
azon részei, amelyek fontosak a
működése szempontjából.
A mágneseket 1,9 K-re kell lehűteni,
ugyanis a szupravezető tekercs
ezen a hőmérsékleten tudja
létrehozni a 8 T erősségű mágneses
mezőt. Kattintson a képre
a nagyobb változatért

A CERN szíves hozzájárulásával

Ha nem hatnának külső erők a protonokra, akkor azok egyenes vonalban repülnének. A gyorsítócsövet körülvevő nagy indukciójú mágnesek hajlítják el a protonok pályáját – ezek a mágnesek képezik minden részecskegyorsító harmadik részét. Minél nagyobbá válik egy részecske tömege, annál erősebb mágnes szükséges ahhoz, hogy körpályán tartsa. A részecskegyorsítók teljesítményének az elektromágnesek szabnak határt, mivel bizonyos mágneses térerősségnél nagyobb értéket nem tud elviselni a mágnestekercs anyaga. Az LHC-ben speciálisan tervezett mágneseket alkalmaznak: 1232 dipól mágnest építettek be a pálya mentén, amelyek egyenként 16 m hosszúak és 35 t tömegűek, és 8,33 tesla erősségű mágneses mezőt hoznak létre – ez 150 000-szer erősebb a Föld mágneses mezőjénél.

A mágneseknek speciális ‘kettő az egyben’ szerkezete van: két mágnestekercset tartalmaznak, amelyek a két gyorsítócsövet egyenként körülveszik. A tekercseken keresztülhaladó elektromos áram a csövekben ellentétes irányú mágneses mezőket hoz létre. Emiatt a protonokból vagy ólomionokból álló azonos töltésű részecskenyalábok a két csőben ellentétes irányban haladnak.

A dipólmágneseken kívül alkalmaznak kvadrupól (4 mágneses pólusú) mágneseket a részecskenyaláb fókuszálására, valamint több ezer kisebb sextupól és oktupól (6 és 8 mágneses pólusú) mágnest a nyaláb méretének és helyzetének korrekciójára.

Minden mágnestekercs és gyorsítóüreg különleges anyagból készül (nióbium és titán), amely nagyon alacsony hőmérsékleten szupravezetővé válik, és ellenállás nélkül hoz létre elektromos és mágneses mezőt. A maximális teljesítmény eléréséhez a mágneseket -271,3°C (1,9K)-re kell lehűteni – a Világűr hőmérékleténél alacsonyabb hőmérsékletre. A mágnesek hűtéséhez a gyorsító nagy részét folyékony nitrogént és héliumot keringető rendszerhez kapcsolják (ld. a háttéranyagot). Az LHC kriogenikus hűtőrendszerének már az egy-nyolcad része is a világ legnagyobb hűtőszekrénye lenne.

A gyűrű körül a mágnesek láncolatát négy pontban megszakították: itt építettek ki négy hatalmas üreget az LHC kísérletek detektorai számára. Ezeken a helyeken keresztezik a két részecskenyaláb pályáját egy X-alakú csőszakasz beiktatásával. Mind a négy X-alakú csőszakaszban 1,5 fokos szögben metszi egymást a két nyaláb, így lehetővé válik a részecskék ütközése.

Hatalmas detektorok – leírásuk később következik – veszik körül az ütközési pontokat. Annak érdekében, hogy növeljék a részecskék ütközésének valószínűségét, közvetlenül az ütközési pontok előtt összenyomják a részecskecsomagokat, amelyek átmérője így 16 µm lesz – vékonyabb, mint egy emberi hajszál – a hossza pedig 80 mm. A nyalábok olyan vékonyak, hogy az ütköztetésük hasonlóan nehéz feladat, mintha egy tűvel úgy kellene eltalálni egy tőle 100 km távolságban lévő másik tűt, hogy pontosan félúton találkozzanak. Az LHC technológiája mégis megoldja ezt a feladatot. Pedig még a fókuszált részecskenyalábnak is nagyon kicsi a sűrűsége – 100 milliószor kisebb, mint a vízé – így a legtöbb részecske úgy halad keresztül a másik nyalábon, hogy nem ütközik, sőt még le sem lassul. Ezért, bár 100 milliárd proton van minden csomagban, amikor két csomag összetalálkozik, csupán 20 részecskeütközés történik. Mivel másodpercenként 31 milliószor történik ütközés két részecskecsomag között (2800 csomag x 11245 kör az LHC gyűrűjében másodpercenként), ez körülbelül másodpercenként 600 millió protonütközést eredményez, amikor az LHC maximális intenzitással működik.

Az LHC kísérletek. Kattintson
a képre a nagyobb változatért

Nicola Graf szíves hozzájárulásával

Egy maximális sebességgel rohanó proton-csomag ugyanannyi energiával rendelkezik, mint egy 50 km/h sebességgel rohanó elefánt. A nyaláb összes energiája 315 megajoule (MJ), ennyi energia elegendő 500 kg réz megolvasztásához. Ezért fordítanak nagy figyelmet az LHC biztonságos működtetésére. Ha a nyaláb instabillá válik, azt azonnal detektálja egy érzékelő, és a következő három körön belül (vagyis kevesebb, mint egy ezred szekundum alatt) a nyalábot kivezetik egy biztonsági kijáraton, ahol grafitlapok és beton nyeli el, mielőtt bármilyen kárt okozhatna (ld. a fenti ábrát).

A kísérletek

Az LHC-ben két protont ütköztetnek 7+7 = 14 TeV (vagy két ólomiont 1140 TeV) összenergiával és eközben detektálják és mérik az újonnan keletkező részecskéket, amelyek annak következtében jönnek létre, hogy a mozgási energia anyaggá alakul.

A kvantumfizika szerint az ütközések során a Standard Modellben leírt mindegyik részecske (a leírást ld.: Landua & Rau, 2008) létrejön meghatározott valószínűséggel. Azonban nagyon kicsi annak a valószínűsége, hogy azok a nehéz részecskék keletkeznek, amelyeket a tudósok keresnek. Az elmélet szerint a Higgs bozonok (a Higgs bozonokról további információk olvashatók: Landua & Rau, 2008) vagy más teljesen új részecskék keletkezési valószínűsége nagyon kicsi (tipikusan 1012 ütközés küzül egy), ezért nagyon sok ütközést kell tanulmányozni annak érdekében, hogy ‘megtalálják a tűt egy millió szalmakazalban’. Ezért fog az LHC a nap 24 órájában működni éveken keresztül.

Az eseményeket (egy esemény egy ütközés, amelynek során részecskék jönnek létre) hatalmas detektorok segítségével tanulmányozzák. Ezek képesek arra, hogy rögzítsék, hogy mi történik a rengeteg ütközés során. A detektorokat úgy képzelhetjük el, mint óriási három-dimenziós kamerákat, amelyek másodpercenként 40 millió felvételt tudnak készíteni (a digitalizált információk több tízmillió érzékelőből származnak). A detektorok rétegekből állnak, amelyek közül mendegyiknek különböző feladata van (ld. az alábbi ábrát). A belső rétegek sűrűsége a legkisebb, a külsőké pedig a legnagyobb, ezek a legtömörebbek.

A becslések alapján a nehéz részecskék, amelyek a tudósok reményei szerint az LHC ütközéseknél keletkezhetnek, nagyon rövid életűek lesznek, gyorsan elbomlanak és átalakulnak könnyebb, ismert részecskékké. Egy kemény ütközés után több száz könnyebb részecske, például elektronok, müonok, fotonok, sőt protonok, neutronok és egyéb részecskék repülnek keresztül a detektoron, közel fénysebességgel. A detektorok észlelik ezeket a rövid életű könnyebb részecskéket, hogy a létezésükből következtessenek az új nehéz részecskék létezésére.

Az ATLAS detektor számítógéppel
előállított ábrája, amely
megmutatja a különböző rétegeket
és a különböző típusú részacskéket,
amelyek keresztülhaladnak rajtuk.
Kattintson a képre a nagyobb
változatért

A CERN szíves hozzájárulásával

A töltéssel rendelkező részecskék pályáját a mágneses mező görbíti el, és a pálya sugarából lehet kiszámítani a részecske kinetikus energiáját: minél nagyobb a kinetikus energia, annál laposabb a görbe. Ezért a nagy mozgási energiával rendelkező részecskék esetében megfelelően hosszú nyomot kell vizsgálni annak érdekében, hogy pontosan meg tudják határozni a görbületet. A detektor másik fontos része a kaloriméter, amelynek segítségével a részecskék energiáját lehet meghatározni (töltött és semleges részecskék esetében egyaránt). A kalorimétereknek is elegendően nagynak kell lenniük, hogy minél nagyobb részét el tudják nyelni a részecskék energiájának. Ez a két fő oka annak, hogy a detektorok olyan hatalmas méretűek.

A detektorokat úgy építik, hogy az a zóna, ahol a kölcsönhatások történnek, hermetikusan el legyen zárva, így minden esemény esetében pontosan meg lehet határozni a teljes energia és az mozgási energia arányát. A detektor különböző rétegeiből származó információk összegzésével meg lehet határozni, hogy milyen részecskék hagyták a nyomokat.

A töltéssel rendelkező részecskék – az elektronok, a protonok és a müonok – az ionizáció miatt hagynak nyomokat. Az elektronok nagyon könnyűek, ezért gyorsan elveszítik az energiájukat, a protonok azonban még további rétegeken haladnak keresztül. A fotonok nem hagynak nyomot, azonban a kaloriméterben elektronná és pozitronná alakulnak, amelyek enegiáját már meg lehet mérni. A neutronok energiáját közvetett módon határozzák meg: a neutronok protonoknak adják át az energiájukat és ezeket a protonokat detektálják. Egyedül a müonok azok a részecskék, amelyek elérik a detektor legkülső rétegeit és itt detektálják őket (ld. az alábbi ábrát).

A detektor minden részét hozzákapcsolták egy adatfeldolgozó rendszerhez több ezer kábelen kersztül. Amint megérkezik egy impulzus, a rendszer azonnal rögzíti a pontos helyet és időt és elküldi az információt egy számítógépnek. Több száz kompjuter végzi az információk feldolgozását. A kompjuter-hierarchia csúcspontján egy nagyon gyors rendszer áll, amely a másodperc töredéke alatt eldönti, hogy egy esemény érdekes-e vagy sem. Sok különböző kritérium alapján választja ki azokat az eseményeket, amelyek lényegesek lehetnek, ezáltal a 600 millió esemény helyett csak néhány százat kell részletesen elemezni másodpercenként.

Az LHC detektorait nemzetközi együttműködéssel tervezték, építették és üzemeltetik a világ sok intézetéből érkező tudósok. Az LHC-nél összesen négy nagy kísérlet (ATLAS, CMS, LHCb és ALICE) és két kicsi (TOTEM, LHCf) van. Ha számításba vesszük, hogy 20 évet vett igénybe a detektorok tervezése és megépítése, az üzemeltetést pedig 10 évre tervezik, az összes időtartam csaknem megegyezik egy fizikus teljes életútjának idejével.

Ezeknek a detektoroknak a létrehozása igazi kollektív tudás eredménye: míg a detektorokkal dolgozó tudósok nagy vonalakban értik az egész rendszer működését, egyikük sincs pontosan tisztában minden egyes rész szerepével. A munkában résztvevő minden egyes tudós hozzájárul a szakértelmével az egész vállalkozás sikeréhez.

ATLAS és CMS

Az ATLAS detektor, ha elkészül,
a világ legnagyobb ilyen típusú
detektora lesz; a méreteit az
ábrán látható emberi alakokhoz
lehet viszonyítani. Kattintson a
képre a nagyobb változatért

A CERN szíves hozzájárulásával

A két legnagyobb kísérlet, az ATLASw2 (A Toroidal LHC ApparatuS – egy torodiális LHC apparátus) és a CMSw3 (Compact Muon Solenoid – kompakt müon szolenoid) detektorai általános célokra kifejlesztett eszközök, amelyeket az új részecskék kutatására optimalizáltak. Az ATLAS és a CMS az LHC gyűrűn egymással szemben találhatók, egymástól 9 km távolságban (ld. a ksérletek ábráját). A két egymástól független detektor alkalmazásának az az előnye, hogy az egyikben észlelt új felfedezést a másik megerősítheti.

Mindkét kísérletben 35 ország több mint 2000 fizikusa működik együtt. Az ATLAS detektor henger alakú, 25 m-es átmérővel és 45 m-es hosszúsággal, körülbelül fele olyan nagy, mint a párizsi Notre Dame és annyi a tömege, mint az Eiffel toronynak (7000 t). A mágneses mezőt a belső részben egy szolenoid, a külső részben pedig egy hatalmas fánk alakú toroid mágnes biztosítja (ld. a jobb oldali ábrát).

A CMS detektor is henger alakú (az átmérője 15m, a hosszúsága pedig 21m) és egy szupravezető szolenoid mágnes köré építették, amely 4 tesla erősségű mágneses mezőt hoz létre, és amelyet hatalmas acél darabokkal zárnak be. Főként ezek miatt nagy a detektor tömege: 125000 t. Míg az ATLAS detektort helyben építették föl, a CMS detektort a felszínen, majd 15 részletben leeresztették a helyére és azután szerelték össze.

LHCb

Az LHCbw4 kísérlet segít majd abban, hogy megérthessük, hogy miért épül fel a Világegyetem szinte teljesen anyagból és nem antianyagból. A segítségével tanulmányozni lehet az anyag és az antianyag közötti csekély különbséget, a b- kvark vizsgálatával (az antianyagról és a kvarkok típusairól szóló magyarázatot ld.: Landua & Rau, 2008). Annak érdekében, hogy fel lehessen ismerni és mérni a b-kvarkokat és antianyag megfelelőit, az anti-b-kvarkokat, az LHCb bonyolult mozgatható nyomdetektorokat tartalmaz, amelyeket az LHC-ben keringő nyaláb pályájához közel helyeznek el.

Az LHCb mágnes projekt vezetői; a képen a detektor hatalmas dipólmágnesének tekercselése is látható. 2004 április
A CERN szíves hozzájárulásával

ALICE

Az ALICE belső nyomkövetőinek
rendezése

A CERN szíves hozzájárulásával

Az ALICEw5 (A Large Ion Collider Experiment) – egy nagy ion ütközési kísérlet) az ólomionok ütközésének tanulmányozására kialakított detektor. Az LHC-ben minden évben néhány héten keresztül a protonok helyett ólomionok ütközését tanulmányozzák majd. Ezek során atommag-méretekben olyan körülmények jönnek létre, mint amilyenek az Ősrobbanás után körülbelül egymilliomod másodperccel uralkodtak, amikor a hőmérséklet körülbelül 100 000-szer magasabb volt, mint a Nap belsejének hőmérséklete. Ilyen körülmények között az anyag kvark-glüon plazma állapotban létezik. A tudósok azt remélik, hogy ennek az állapotnak a jellemzőit tanulmányozhatják (a kvark-glüon plazmáról további magyarázatot Landua, 2008 cikkében találhat).

Az adatok feldolgozása

Az LHC évente megközelítőleg 15 petabyte (15 millió gigabyte) adatot termel – ez több mint 3 millió DVD-t töltene meg. A világon tudósok ezrei szeretnének hozzáférni a mérési adatokhoz és elemezni azokat, ezért a CERN 33 ország kutatóintézetével dolgozik együtt, amelyek rendelkezésre bocsátják az adat-tároló, és -feldolgozó infrastruktúrájuk egy részét: így épül fel az LHC Kompjúter Grid (LCG).

Az LCG lehetővé teszi, hogy az LHC kísérletek adatait szétosszák, míg az eredeti példány a CERN-ben marad. A kezdeti feldolgozás után az adatokat 12 nagy számítógépközpont között osztják el. Ezek az első körben lévő központok azután elküldik az adatokat több mint 120 további központnak, amelyek az adatok speciális elemzését végzik el. A kutatók a saját országukból kapják az adatokat, a helyi kompjúter klasztereket sőt a személyi számítógépeket használva.

 

Kik dolgoznak az LHC-ben?

Liz Gregson a londoni Imperial College-ból beszélget néhány CERN-ben dolgozó szakemberrel.

Katharine Leney
Mike Flowerdew szíves
hozzájárulásával

Katharine Leney, az ATLAS egyik fizikusa

Katharine a PhD-jén dolgozik az ATLAS detektornál, a Higgs bozon keresésében vesz részt. Egy eszközt is kifejlesztett, amely a detektorban uralkodó körülményeket ellenőrzi, ezzel biztosítja, hogy az adatok használhatók legyenek. “Nagyon érdekes időszaka ez az életemnek, hiszen együtt dolgozhatok a világ legkiválóbb fizikusaival.” A kutatás mellett időnként vezetéseket is tart a CERN-ben, megmutatja és megmagyarázza a látogatóknak az itt folyó kísérleteket.

Dr Marco Cattaneo, projekt ko-ordinátor

Dr Marco Cattaneo
A CERN szíves hozzájárulásával

Marco Olaszországban született, 10 éves korában Nagy-Britanniába költöztek. Ma Franciaországban él és Svájcban dolgozik. Svájci-brit felesége van és két gyermeke, akik három nyelven beszélnek folyékonyan. “Amikor azt kérdezik, hogy ki vagyok, csak az válaszolom, hogy európai.” – mondja. 1994 óta dolgozik a CERN-ben. Az LHCb kísérletnél a szoftver és kompjúter projekt helyettes vezetője. A fő feladata az, hogy összehangolja annak a körülbelül 50 fizikusnak a munkáját, akik azokat a számítógépes programokat fejlesztik, amelyek segítségével meg lehet határozni azoknak a részecskéknek az eredeti pályáját, amelyek egymással történő ütközését a detektor rögzítette. Az ezek alapján elkészített egyesített program felhasználásával a többi kutató tanulmányozhatja az ütközések sajátosságait.

Marco nagyon szereti a CERN légkörét. “Ez az intézet idevonzza a világ részecskefizikusainak a felét, ez azt jelenti, hogy a CERN-ben dolgozó emberek nagy része kiváló szakértelemmel rendelkezik a saját területén és igen motivált. Itt nem ritkaság az, hogy az ember tegező viszonyban van a Nobel díjasokkal.”

Az eredeti szöveg az Imperial College London alumni magazinban jelent meg, Imperial Matters.

As we go to press: a helium leak in the LHC

At mid-day on 19 September 2008, nine days after start-up, an incident occurred in one of the eight sectors (sector 3-4) of the LHC. The cause was a faulty superconducting electrical connection between two of the LHC magnets. When the electrical current increased above 9000 A, part of the cable developed an electrical resistance which resulted in a large release of resistive electric power in the cable. Within one second, an electrical arc punctured the helium enclosure and released more than one tonne of liquid helium into the insulation vacuum of the cooling system. Since several magnets share a common insulation vacuum, the resulting large increase in pressure led to mechanical damage of up to 24 dipole magnets and 5 quadrupole magnets.

As we go to press, sector 3-4 has been warmed up so that repairs can take place. At least 29 magnets will have to be taken out, brought to the surface, repaired and tested, then re-installed and re-connected. The beam pipes will have to be carefully cleaned as well. While these repairs would take not more than a few weeks in a conventional particle accelerator, the complexity of the superconducting installations of the LHC requires several months of work, plus about six weeks to cool the magnets in this sector back down to a temperature of 1.9 K. It is foreseen that the LHC will be restarted and carry out its first collisions in 2009.

 

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

Resources

Institution

CERN

Author(s)

Rolf Landua 1980 óta dolgozik a CERN-ben, ahol jelenleg az oktatási részleg vezetője. A német részecskefizikus a CERN antianyag-gyárának egyik alapítója, 2002-ben az ATHENA project vezetője volt, amelynek során többmillió anti-hidrogén atomot állítottak elő. Arról is híres, hogy Dan Brown titokban róla mintázta az Angyalok és démonok c. bestseller regényében egy CERN-ben dolgozó antianyag fizikus, Leonardo Vetra karakterét, akit a könyv első oldalán meggyilkolnak. Ennek a regénynek alapján készült a film Hollywoodban 2009 májusában. A CERN-ben kurzusokat vezet az európai országokból érkező fizikatanárok számára, valamint rádió- és TV interjúkat ad. Mostanában jelenik meg egy könyve német nyelven a CERN-ben folyó részecskefizikai kutatásról (Am Rand der Dimensionen, On the Border of the Dimensions, ld. a források). között). Az iskolai természettudomány oktatás segítéséért 2003-ban elnyerte a European Physical Society kommunikációs díját.




License

CC-BY-NC-ND