Bài thực hành môn phương pháp nghiên cứu khoa học máy gia tốc hạt

Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa vật lý  Bài Thực Hành Môn: Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Đề tài: GVHD: Lê Văn Hoàng SVTH : o Nguyễn Hải Âu o Đỗ Thị Thanh o Đỗ Thị Hồng Thấm Thành phố Hồ Chí Minh Tháng năm 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Mở đầu:………………………………………………………………………… Lịch sử máy gia tốc hạt: .4 1.1) Định nghĩa máy gia tốc hạt: 1.2) Phân loại máy gia tốc hạt: 1.2.1) 1.2.2) Máy gia tốc thẳng: Máy gia tốc vòng: 1.3) Máy gia tốc hạt đầu tiên: 1.4) Một số máy gia tốc nay:[] .6 Vai trò máy gia tốc: 18 2.1) Tìm hạt .18 2.1.1) 2.1.2) 2.1.3) 2.1.4) Định nghĩa: 18 Tính chất: 18 Phân loại hạt bản: .20 Tương tác hạt sơ cấp: 23 2.2) Phản vật chất: .27 2.2.1) Lịch sử hình thành khái niệm phản vật chất: 27 2.3) Tìm hạt Higgs: .30 2.3.1) 2.3.2) Ý tưởng cho tồn hạt Higgs: 31 Manh mối tìm hạt Higgs: 34 2.4) Chứng minh thực nghiệm: 34 2.4.1) 2.4.2) Tìm trạng thái lỗ đen lượng tử:[] 34 Vật chất tối: 35 MÁY GIA TỐC LHC: 36 3.1) 3.2) 3.3) 3.4) 3.5) Định nghĩa: 36 Giới thiệu chung: 36 Mục đích :[] 36 Thiết kế vận hành: 39 Bộ phân tích: 42 3.5.1) 3.5.2) 3.5.3) 3.5.4) 3.5.5) 3.5.6) ATLAS: 43 CMS: 44 ALICE: 44 LHCb: 45 TOTEM: .45 LHCf: 46 Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.6) 3.7) 3.8) 3.9) 3.10) Quá trình hoạt động 46 Chi phí 47 Thông tin: 48 Sự an toàn LHC:[] 48 Tìm hạt Higgs:[] .50 Tài liệu tham khảo: 53 Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mở Đầu “You will know the truth, and the Truth will set you free” (Ngươi biết thật, thật giải thoát ngươi) John “The truth is rarely pure and is never simple” (Sự thật sáng không đơn giản) Oscar Wilde (nhà thơ, nhà văn Ái Nhĩ Lan) Tôn giáo sáng chế nhân loại để tìm hiểu giải thích thật vắng bóng khoa học Và với tiến khoa học thời gian ngắn, nhiều thật khám phá giải thích rõ ràng so với tơn giáo làm nhiều nghìn năm qua Những tiến lĩnh vực khoa học y tế làm vơi nỗi khổ đau cho nhiều người so với tơn giáo làm Song song với tiến khoa học thoái trào niềm tin tơn giáo lịng nhiều người, tranh luận khoa học tơn giáo thêm sôi tôn giáo khoa học bước vào lĩnh vực siêu hình qua phát minh kỹ thuật máy gia tốc hạt Leonardo Vetra - môt nhà khoa học, lại linh mục đốc giáo - muốn hợp khoa học tôn giáo để đưa lĩnh vực “ Vật lí mới” với cơng trình nghiên cứu máy gia tốc hạt phản vật chất.[1] Theo danh sách mà tạp chí Mỹ Time bình chọn, kiện khoa học lớn top-ten năm 2008 việc máy gia tốc hạt nhân (Large Hadron Collider LHC) lớn giới khởi động ngày 10/9/2008.[I] Tất lí chúng em tìm hiểu đề tài DAN BROWN ,Thiên Thần Và Ác Qủy,2007, Nhà Xuất Bản Văn Hóa Thơng Tin Hà Nội, tr 60-61 Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lịch sử máy gia tốc hạt: 1.1) Định nghĩa máy gia tốc hạt: Thiết bị dùng điện trường hay điện trường từ trường để tăng tốc hạt tích điện gọi chung máy gia tốc hạt + Vì nguyên lý hoạt động, cấu tạo, kích thước máy gia tốc khác Máy gia tốc sử dụng nhiều lĩnh vực + Trong vật lý, máy gia tốc đóng vai trị đặc biệt quan trọng, sử dụng nghiên cứu hạt sơ cấp 1.2) Phân loại máy gia tốc hạt: Người ta phân biệt hai loại máy gia tốc: 1.2.1) Máy gia tốc thẳng: Máy gia tốc thẳng loại máy gia tốc cổ Máy gia tốc thẳng cổ máy gia tốc kiểu Vi-do-ro-e đời từ năm 1930: cho chùm hạt mang điện qua dãy nối tiếp miền có điện trường, hạt mang điện tăng tốc nhờ điện trường Cuối cùng, hạt mang điện có lượng khoảng vài trăm MeV Trong ngành vật lý nghiên cứu cấu trúc người ta thường dùng phối hợp máy gia tốc thẳng với máy gia tốc vòng số máy gia tốc thẳng kể đến law máy Pháp, khánh thành năm 1958, thí nghiệm tiến hành vào năm 1959 1.2.2) Máy gia tốc vòng: Máy gia tốc vòng loại máy gia tốc hạt chuyển động theo đường vòng Để buộc hạt chuyển động theo đường vòng, người ta dùng từ Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trường nam châm có dạng thích hợp để uốn cong quĩ đạo hạt Cịn để tăng tốc hạt người ta dùng điện trường +Có hai kiểu máy gia tốc vịng:  Kiểu cyclotron: cyclotron, quĩ đạo hạt tích điện đường xoáy ốc phẳng  Kiểu synchrotron: synchrotron, quĩ đạo hạt đường tròn, muốn quĩ đạo hạt đường tròn người ta phải dùng nhiều nam châm có cảm ứng từ khác bố trí theo thứ tự cảm ứng từ tăng dần Mỗi hạt tăng tốc cảm ứng từ từ trường phải tăng tương ứng để giữ cho bán kính quĩ đạo khơng đổi 1.3) Máy gia tốc hạt đầu tiên: Cyclotron dạng máy gia tốc hạt.Cyclotrons: gia tốc hạt tích điện dùng tần số cao Một từ trường thẳng đứng gây cho hạt theo hình xoắn ốc đường tròn để chúng gia tốc nhiều lần Và Ernest Lawrence, Đại học California, Berkeley, công nhận với máy Cyclotron vào năm 1929 Cyclotron làm việc nào? Trong Cyclotron, điện cực đặt ống chân không, tần số cao cung cấp cho điện cực “D”( hình chữ D) hút đẩy hạt điện tích nằm trung tâm từ trường, hạt gia tốc vượt xuyên qua khe hai cực.Từ trường thẳng đứng với lực hút nguyên tử với nguyên tử làm tăng chuyển động hạt đường xoắn ốc Nếu khơng thay đổi lượng hạt tích điện từ trường theo đường tròn Trong Cyclotron, lượng cung cấp cho Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hạt mang điện chúng vượt qua khoảng “D” chúng gia tốc tăng khối lượng mà chúng tiến dần đến lượng ánh sáng.Cả hai hiệu ứng( tăng vận tốc tăng khối lượng) tăng bán kính hình trịn đường đường xoắn ốc (Những hạt điện tích chuyển động đường xoắn ốc, dòng điện electron ion, phun thẳng đến từ trường, thí nghiệm lực thẳng Những hạt điện tích chuyển động tự chân khơng, hạt điện tích phun đường xoắn ốc.) Bán kính tăng bắn mục tiêu nằm chu vi ống chân không.Những vật chất khác dùng làm mục tiêu, va chạm tạo hạt điện tích thứ yếu mà dẫn ngồi Cyclotron đến dụng cụ phân tích Kết cho phép tính tốn thuộc tính khác nhau, khoảng cách nguyên tử sản phẩm va chạm khác Mục đích Cyclotron Trong vài thập kỉ, Cyclotron nguồn tốt chùm lượng cao thí nghiệm vật lý hạt nhân, vài Cyclotron dùng cho nghiên cứu Cyclotron dùng để xem xét ung thư Chùm ion từ Cyclotron dùng, để thâm nhập vào người diệt khối u ác tính xạ trị Chùm Cyclotron bắn phá nguyên tử khác để tìm hạt đồng vị 1.4) Một số máy gia tốc nay:[II] Cyclotrons: Máy gia tốc cộng hưởng từ Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năm Máy gia Vị trí tốc 9-inch cyclotron 11-inch cyclotron hoạt Dạng động Hạt Động gia tốc UC Berkeley 1931 Tròn H2+ UC Berkeley 1932 Tròn Proton Thành chứng 1.0 Kiểm MeV khái niệm 1.2 MeV Khám phá 27-inch cyclotron UC Berkeley 19321936 Tròn Deuteron chứng 4.8 kiểm MeV tương tác hạt Deuteron 37-inch cyclotron 60-inch cyclotron UC Berkeley UC Berkeley 184-inch Berkeley Rad cyclotron Lab[1] Calutrons Oak National Đề tài : Máy gia tốc hạt Ridge 19371938 19391941 1942- 1943- Tròn Deuteron MeV Trịn Deuteron Trịn Various Móng Uranium ngựa nuclei Khám phá chất đồng vị 16 Khám phá MeV chất đồng vị >100 MeV Nghiên cứu tách biệt đồng vị urani Used to separate isotopes for the dự án Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Laboratory Manhattan Máy gia tốc xây dựng Lawrence Berkeley National Laboratory, sau biết Berkeley Radiation Laboratory Một số máy gia tốc cổ khác: Synchrotrons Năm hoạt Máy gia tốc Vị trí Phịng Cosmotron động Hạt Động gia tốc thí nghiệm quốc Dạng tế Synchrotron trường Khám 1953-1968 Vòng tròn (72 m ) Proton 3.3 GeV Brookhaven Birmingham Thành phá mesons nhân tạo đại học 1939- Proton GeV Birmingham Khám phá Berkeley Bevatron Rad Lab ie LBNL 1954- Đường ~1970 thẳng hạt lạ Proton 6.2 GeV :s,antipro ton, antineutr on Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Quan sát Bevalac, kết hợp máy gia tốc thẳng SuperHILA C máy Các Berkeley Rad Lab ie LBNL hạt nén hạt ~1970- Đường nhân đủ nhân, tia 1993 thẳng vững ion dụng lên tác khối ung Bevatron bứu Saturne Saclay, GeV France December Synchrophas Dubna, otron Zero Gradient Synchrotron Proton Synchrotron Phịng 10 GeV 1949- Russia present thí 12.5 nghiệm quốc gia GeV Argonne CERN 1959- Vòng tròn present (600 m) Proton 28 GeV Alternating Brookhaven Gradient National Synchrotron Laboratory Đề tài : Máy gia tốc hạt J/Ψ, 1960- Proton 33 GeV muon neutrino, Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 39 làm cho khác biệt này? Nếu LHC theo dự đoán lý thuyết – (Trong vài thập kỷ qua, giới vật lý hạt xây dựng mơ hình lý thuyết chuẩn, tạo nên khung kiến thức hạt lực tự nhiên Một thành phần mơ hình trường lượng tử giả thiết phổ biến, chịu trách nhiệm cung cấp khối lượng cho phân tử Trường có tên gọi trường Higgs Là hệ đối ngẫu sóng-hạt, tất trường lượng tử có hạt kèm Hạt kèm với trường Higgs gọi hạt Higgs, hay Higgs boson, boson Higgs, theo tên nhà vật lý Peter Higgs)-LHC giúp hiểu rõ điều Tuy nhiên, việc hạt Higgs có tồn hay khơng điều nhiều người tranh cãi Từ nhiều năm nay, nhà khoa học truy lùng loại hạt gọi "hạt Chúa" Vũ trụ tạo gì? LHC tạo vật chất tối vơ hình, loại vật chất khơng thể nhìn thấy, chiếm tới 96% trọng lượng vũ trụ Cho tới nay, vật lý đại chưa thể giải thích vật chất tối Đặc biệt, LHC đưa ánh sáng hạt gọi "siêu song song" tạo nên vật chất đen 3.4) Thiết kế vận hành: Chiếc máy chứa đường hầm vòng tròn với chu vi 27 km, nằm độ sâu từ 50 đến 175 m mặt đất Máy gia tốc hạt ống hình trụ cực lớn, hạt nhỏ nguyên tử gia tăng tốc độ Từ trường bên ống liên tục tắt bật cực nhanh để quay hạt chúng đạt đến siêu vận tốc Các hạt quay ống đạt vận tốc tối đa 288.000 km/s gần với tốc độ Ánh sáng Hơn tăng tốc hai hạt từ hai hướng đối lập ống cho chúng va đập vào nhau, nhà khoa học xé nhỏ thành phần Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 40 chúng có thành phần tự nhiên điều đồng nghĩa với việc tạo loại hạt mới, siêu Đường kính hầm 3,8 m, có cấu trúc bê tơng, xây dựng năm từ 1983 đến 1988 Đường hầm có điểm chạy cắt qua biên giới Pháp-Thụy Sĩ, với phần lớn năm nước Pháp Trên mặt cơng trình bao gồm nhiều thiết bị hỗ trợ máy nén, quạt gió, thiết bị điện tử điều khiển thiết bị làm mát Đường hầm chứa LHC có hai đường dẫn tia hạt song song sát nhau, giao điểm, đường chứa tia proton, lưu chuyển vòng quanh vòng tròn từ hai hướng ngược Có 1.232 nam châm lưỡng cực giữ cho tia đường trịn, thêm vào 392 nam châm tứ cực dùng để giữ tia hội tụ, để làm cho hội va chạm dòng hạt điểm giao cao Tổng cồng có 1.600 nam châm siêu dẫn trang bị, với nặng lên tới 27 Cần tới khoảng 96 heli lỏng để giữ nam châm hoạt động nhiệt độ 1,9 độ K, khiến cho LHC trở thành thiết bị siêu lạnh lớn giới với nhiệt độ heli lỏng Các nam châm điện tứ cực siêu truyền dẫn dùng để giữ tia hạt tới điểm tương tác, nơi xảy va chạm hạt proton Một hai lần ngày, động hạt proton gia tăng từ 450 GeV lên đến TeV, từ trường nam châm siêu dẫn lưỡng cực tăng từ 0.54 lên 8.3 tesla (T) Các proton đường dẫn có lượng đạt TeV, giúp cho lượng va chạm đối diện đạt 14 TeV Ở mức lượng này, proton có hệ số Lorentz 7.500 di chuyển với vận tốc 99,9999991% vận tốc ánh sáng Mỗi giây chúng bay quanh đường hầm 11,000 vòng Các proton tia liên tục, thay vào tạo thành chùm, với khoảng 2,808 chùm, với số lượng đó, khoảng thời gian va chạm không ngắn Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 41 25 ns Khi máy gia tốc lần sử dụng, hoạt động với số chùm hơn, khoảng cách thời gian chùm 75 ns Số chùm sau tăng lên quãng cách cuối 25 ns Trước đưa vào gia tốc chính, hạt qua chuỗi hệ thống làm tăng lượng chúng Hệ thống máy gia tốc hạt tuyến tính Linac gia tốc proton lên động 50 MeV, sau đưa vào máy Proton Synchrotron Booster Các proton tăng tốc lên 1.4 GeV dẫn vào máy Proton Synchrotron (PS), chúng đạt động 26 GeV Cuối máy Super Proton Synchrotron (SPS) dùng để tăng lượng chúng lên 450 GeV trước dẫn vào (qua giai đoạn 20 phút) vịng trịn Tại chùm proton tích lũy tăng tốc lên lượng đỉnh TeV, cuối chúng dự trữ 10 đến 24 tiếng va chạm xảy giao điểm Máy LHC dùng để tạo va chạm ion nặng chì (Pb) với lượng tương tác 1150 TeV Các ion Pb gia tốc máy gia tốc tuyến tính Linac 3, cịn máy phun lượng thấp Low-Energy Injector Ring dùng làm lưu trữ ion làm mát Các ion sau gia tốc lên thêm băng máy PS SPS trước dẫn vào máy LHC, chúng đạt lượng 2,76 TeV hạt nhân Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 42 Tất điều khiển cho máy gia tốc, dịch vụ sở hạ tầng kỹ thuật mái nhà Trung tâm Kiểm soát CERN Từ đây, tia bên LHC thực cho va chạm bốn địa điểm xung quanh máy gia tốc, tương ứng với vị trí phân tích 3.5) Bộ phân tích: Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 43 Sáu phân tích xây dựng hệ thống LHC, nằm hang lớn bên mặt đất đào điểm giao LHC Hai phân tích hạt đa mục đích có kích thước lớn: ATLAS experiment( A Toroidal LHC Apparatus ) Compact Muon Solenoid (CMS)  ATLAS - sử dụng để tìm kiếm dấu hiệu vật lý học mới, bao gồm nguồn gốc khối lượng chiều phụ trợ  CMS - lùng sục hạt Higgs tìm kiếm manh mối chất vật chất tối Hai A Large Ion Collider Experiment (ALICE) LHCb( LHC-beauty) có chức riêng biệt  ALICE – nghiên cứu dạng "lỏng" vật chất gọi quark-gluon plasma, dạng tồn ngắn sau Vụ nổ lớn  LHCb – so sánh lượng vật chất phản vật chất tạo Vụ nổ lớn LHCb cố gắng tìm hiểu chuyện xảy phản vật chất "bị thất lạc" Và hai lại nhỏ nhiều TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation)và LHCf (LHC-forward) dành cho nghiên cứu chuyên môn đặc biệt 3.5.1) ATLAS: Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 44 Hơn 1700 nhà khoa học từ 159 viện 37 quốc gia làm việc thử nghiệm ATLAS (June 2006) Kích thước: dài 46 m, cao 25 m rộng 25m Trọng lượng: 7000 Địa điểm: Meyrin, Thụy Sĩ 3.5.2) CMS: Hơn 2000 nhà khoa học hợp tác CMS, đến từ 155 viện 37 quốc gia (tháng mười năm 2006) Kích thước: dài 21 m, rộng 15 m 15 m cao Cân nặng: 12 500 Địa điểm: Cessy, Pháp 3.5.3) ALICE: Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 45 Một phối hợp 1000 nhà khoa học từ 94 viện 28 quốc gia cơng trình thử nghiệm ALICE (June 2006) Kích thước: dài 26 m, cao 16 m, 16 m rộng Cân nặng: 10 000 Địa điểm: St Genis-Pouilly, Pháp 3.5.4) LHCb: Các LHCb hợp tác khoa học có 650 từ 48 viện nghiên cứu 13 quốc gia (tháng năm 2006) Kích thước: dài 21m, cao 10m rộng 13m Trọng lượng: 5600 Địa điểm: Ferney-Voltaire, Pháp 3.5.5) TOTEM: Totem Các thử nghiệm bao gồm 50 nhà khoa học từ 10 viện nghiên cứu quốc gia (2006) Kích thước: dài 440 m, cao m m rộng Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 46 Cân nặng: 20 Địa điểm: Cessy, Pháp (gần CMS) 3.5.6) LHCf: Các LHCf thử nghiệm bao gồm 22 nhà khoa học từ 10 viện quốc gia (tháng năm 2006) Kích thước: hai máy, máy dài 30 cm, cao 80 cm, rộng 10 cm Cân nặng: 40 kg máy Địa điểm: Meyrin, Thụy Sĩ (gần ATLAS) 3.6) Quá trình hoạt động 10/09/2008 : bắt đầu vào hoạt động Những tia hạt dẫn vào máy ngày 10 tháng năm 2008, phải chờ khoảng đến tuần sau có đợt va chạm với lượng cực lớn Năng lượng hạt proton phóng vào ống 0,45 teraelectron-volts (1 TeV = triệu triệu electron-volts) Từ đến cuối năm, lượng tăng lên đến TeV để đến năm 2010, LHC chạy hết công suất, đạt TeV, nghĩa proton va vào nhau, chúng tạo lượng 14 TeV Cụ thể, va chạm giải phóng lượng tương đương lượng đàn 14 muỗi sinh ra, tập trung vào không gian nhỏ 1/1000 tỷ lần so với độ lớn thể muỗi Sức công phá cao nhiều so với sức công phá máy gia tốc hạt nhân trước Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 47 Đường hầm hình trịn dài 27 km độ sâu từ 50 đến 171 mét lòng đất giáp biên giới Pháp - Thụy Sĩ nhà chứa máy khổng lồ trị giá tỉ USD Hệ thống dò hạt nguyên tử hạ nguyên tử với tên gọi ATLAS diện tích 46 mét x 25 mét với trọng lượng 7000 dùng để ghi nhận kết va chạm hai tia hạt hạ nguyên tử gắn liền với dây cáp dây điện đủ để bao quanh Trái Đất lần Máy LHC chế tạo để va chạm hai tia protons (còn gọi hadrons) với nguồn lượng TeV Một TeV (1,000,000,000,000 electron volts - tetra electron volts) tương đương với nguồn lượng di động muỗi Khả máy gia tốc hạt LHC nhét nguồn lượng 7,000,000,000,000 muỗi vào khoảng khơng gian 1/1000000 diện tích muỗi Mỗi tia proton chứa vài 3000 nhóm protons với nhóm khoảng 100 triệu protons chạy vịng quanh đường hầm tăng tốc lướt qua 7000 khối nam châm với từ trường điều khiển đìện lực giữ nhiệt độ thấp chất Helium dạng lỏng Hai tia protons đạt đến vận tốc 99.999999% vận tốc ánh sáng trước va chạm tốc độ Sự va chạm quan sát nguồn lượng 17 TeV với hy vọng khám phá tìm hiểu hạt hạ nguyên tử thần bí với tên gọi Higg Boson particle (cịn gọi God particle) 19/09/2008: kết nối điện nam châm bị hỏng, gây phản ứng dây chuyền dẫn đến hư hại nặng: Một số nhiều nam châm khổng lồ tạo nên trái tim máy gia tốc trở nên nóng - hay lạnh Việc sửa chữa cỗ máy giá tỉ euro kéo dài nhiều tháng Dự tính đến Tháng 92009 hoạt động trở lại 3.7) Chi phí Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 48 Tổng chi phí cho dự án yêu cầu mức từ 3,2 đến 6,4 tỷ € (EURO) Cơng trình xây dựng mang tên LHC đồng ý vào năm 1995 với kinh phí 2,6 tỷ franc Thụy Sĩ (1,6 tỷ €), công với 140 triệu € cho nghiên cứu Tuy nhiên, chi phí tăng lên, theo ước lượng năm 2001, máy gia tốc cần chi phí 300 triệu € (480 triệu franc), thí nghiệm cần 30 triệu € (50 triệu franc), với việc cắt giảm chi phí CERN, thời gian dự kiến hoàn thành chuyển từ năm 2005 sang tháng năm 2007 Những nam châm siêu dẫn cần mức giá tăng thêm 120 triệu € (180 triệu franc) Ngồi cịn có nhiều trở ngại việc xây hang ngầm cho máy Compact Muon Solenoid 3.8) Thơng tin: Chu vi vịng trịn xác LHC 26 659 m, với tổng số 9300 khối nam châm bên LHC không máy gia tốc hạt lớn giới, cần phần tám hệ thống phân phối làm lạnh đủ điều kiện tủ lạnh lớn giới Tất nam châm có sẵn làm nguội -193,2 ° C (80 K) cách sử dụng 10 080 nitơ lỏng, trước chúng làm đầy với gần 60 chất lỏng Helium để mang lại cho xuống -271,3 ° C (1,9 K) thùng Helium 3.9) Sự an toàn LHC:[V] Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 49 Có người cho máy hoạt động, có nhiều khả lỗ đen nhân tạo hình thành nuốt chửng Trái Đất Có người lại cho va chạm tạo thành hạt nguyên tử hai thể loại vật chất phản vật chất Theo lý thuyết hạt va chạm tiêu hủy vụ nổ hạt nhân Các phần tử cuồng tín cho máy LHC vũ khí đem đến ngày tàn giới Thậm chí có người cịn cho máy LHC tạo nên lỗ hổng không gian gọi Wormhole dimensional flux mà từ tn điều bất ngờ khó lường Nhìn chung giấc mơ thiên đàng đọc giả khoa học giả tưởng trước viễn ảnh bị gị bó Thái Dương Hệ khơng đạt vận tốc ánh sáng Và ác mộng người sợ không biết, đồng thời không muốn biết Những chùm tia bao gồm hạt có lượng cao phóng vào khí Trái Đất với tên gọi xạ vũ trụ có lượng 1020 eV, tương đương với lượng trọng tâm 100 TeV Nhưng Trái Đất Hơn nguồn lượng tối đa LHC hai tia proton va chạm 14 TeV, khả tạo lỗ đen nhân tạo chuyện bất cập Theo nghiên cứu giáo sư Steve Giddings thuộc ĐH California Michelangelo Mangano thuộc CERN, lỗ đen mini bốc vài phần triệu giây theo lý thuyết bác học người Anh Stephen Hawking Một đặc tính lỗ đen phát nhiệt gọi Hawking radiations Dựa vào nguyên lý học lượng tử, chuyên gia vật lý học thiên văn học kết luận lỗ đen lỗ đen nhỏ trạng thái ổn định phải có Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 50 trọng lượng Plank mass khoảng 2.43 x1018 GeV/c2 Nhỏ lỗ đen phát nhiệt nhiều hút nhỏ dần trước biến Trên lý thuyết, lỗ đen nhỏ ổn định tăng trưởng có diện tích tối thiểu 0.04 phần Mặt Trời Lỗ đen nhân tạo mà LHC tạo (cho dù có thể) khơng to bắng đầu cọng tóc bạn, sau thoát nhiệt, biến Đối với vụ nổ hạt nhân, cho dù có xảy cho mức độ 175 mét lòng đất mơi trường nghiên cứu khép kín bạn nghĩ gi? 3.10) Tìm hạt Higgs:[VI] Các chuyên gia vật lý học vũ trụ học cho sau tượng Big Bang xảy ra, vũ trụ khơng có vật thể với trọng lượng mà có lượng Khoa học gia Peter Higgs [3]năm 1964 sáng chế lý thuyết hạt hạ ngun tử thần bí khơng hữu với tên gọi hạt Higg Boson Hạt hữu chốc lát sau tượng Big Bang với vai trị hốn chuyển lượng thành trọng lượng vật chất Những khám phá hạt Higg Boson giúp hiểu thêm hình thành vạn vật vũ trụ sau tượng Big Bang Các cú sốc proton bên LHC - máy gia tốc hạt nhân lớn giới giải phóng nóng mạnh gấp 100.000 lần nóng tâm mặt trời cho phép dị tìm hạt Higgs Đó mong đợi nhà khoa học nổ lực CERN Khi đặt chân lên bàn cân, bạn hy vọng cân số nhỏ ngày hôm trước, bạn mong giảm cân Số bàn cân khối lượng bạn tác dụng lực hấp dẫn xác định lên trọng lượng bạn Nhưng xác định cho khối lượng bạn đây? Peter Higgs- nhà vật lý người Anh Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 51 Đó câu hỏi hỏi nhiều mong chờ có lời giải thích vật lý ngày Rất nhiều thí nghiệm thuộc lĩnh vực vật lý hạt nhân giới tìm kiếm máy tạo khối lượng Các nhà khoa học phịng thí nghiệm hạt nhân CERN Fermilab[4] hy vọng tìm kiếm "Higgs boson" Họ tin tưởng hạt, tập hợp hạt mà chúng tạo hạt có khối lượng khác Ý tưởng hạt tạo khối lượng khác điều phi trực quan ! Phải khối lượng không đặc tính cố hữu vật chất? Nếu khơng lại tồn thực thể truyền khối lượng vào thực thể khác cách luân chuyển cách tương tác với chúng? Một ví dụ giúp bạn hiểu hoạt động "nguyên lý" bạn tưởng tượng tới dự bữa tiệc Với đám đơng khách mời, phân bố chật kín hội trường Khi điện ảnh bước vào, đám đông cửa vây quanh bám lấy Anh ta thu hút người gần di chuyển vào Bằng việc kéo theo đám đông xung quanh, làm tăng động lượng, dấu hiệu khối lượng Anh ta khó khăn khỏi đám đơng ấy, khó để trở lại chỗ ban đầu Ảnh hướng nhóm (đám đơng vây quanh) máy Higgs Lý thuyết đưa giả thuyết cho có dạng lưới biểu trưng cho trường Higgs phủ đầy vũ trụ Giống trường điện từ, có ảnh hưởng tới hạt di chuyển xuyên qua nó, liên hệ với vật lý chất rắn Các nhà khoa học biết electron qua mạng tinh thể nguyên tử điện tích dương, khối lượng electron tăng lên gấp 40 lần Điều Ở Chicago Mỹ ,máy gia tốc hạt Tevatron - máy có chu vi 6,28 km, đời từ năm 1983 với chi phí 120 triệu USD) Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 52 với trường Higgs, hạt di chuyển nó, bị bóp méo chút - giống đám đông vây quanh điện ảnh bữa tiệc - truyền khối lượng cho hạt Câu hỏi khối lượng vấn đề hóc búa, dẫn đến việc tồn hạt Higgs boson để phủ kín khoảng trống cịn sót Mơ Hình Chuẩn Mơ Hình Chuẩn miêu tả lưc tự nhiên: lực điện từ, lực tương tác mạnh, lực tương tác yếu Lực điện từ biết cách cặn kẽ nhiều thập kỷ qua Hiện tại, nhà vật lý dồn quan tâm sang lực hạt nhân mạnh, bó phần hạt nhân nguyên tử lại với nhau, lực hạt nhân yếu, chi phối khả phóng xạ phản ứng hidro, phản ứng quan trọng tạo lượng mặt trời Tái tạo kiện hạt Higg CMS Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 53 Tài liệu tham khảo: I http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Khoi-dong-may-gia-toc-hat-lon-nhat-thegioi/20803043/188/ II http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_accelerators_in_particle_physics III http://www.vatlyvietnam.org/ Tin tức/ Tạo lỗ đen nhân tạo phịng thí nghiệm IV http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/Computing-en.html V http://en.wikipedia.org/wiki/CERN VI http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_Higgs Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dụng nghiên cứu hạt sơ cấp 1.2) Phân loại máy gia tốc hạt: Người ta phân biệt hai loại máy gia tốc: 1.2.1) Máy gia tốc thẳng: Máy gia tốc thẳng loại máy gia tốc cổ Máy gia tốc thẳng cổ máy gia tốc. .. sử máy gia tốc hạt: .4 1.1) Định nghĩa máy gia tốc hạt: 1.2) Phân loại máy gia tốc hạt: 1.2.1) 1.2.2) Máy gia tốc thẳng: Máy gia tốc vòng: 1.3) Máy gia tốc. .. hợp máy gia tốc thẳng với máy gia tốc vòng số máy gia tốc thẳng kể đến law máy Pháp, khánh thành năm 1958, thí nghiệm tiến hành vào năm 1959 1.2.2) Máy gia tốc vòng: Máy gia tốc vòng loại máy gia