Lepsze magnesy dla Wielkiego Zderzacza
Naukowcy z amerykańskiego Fermi National Accelerator Laboratory kierują zespołem badaczy skupionych wokół projektu LARP, którego celem jest przygotowanie przyszłych udoskonaleń Wielkiego Zderzacza Hadronów. LARP, czyli LHC Accelerator Research Program, może pochwalić się poważnym sukcesem. Jest nim wyprodukowanie nowego magnesu, dzięki któremu jasność Zderzacza może wzrosnąć nawet 10-krotnie. Jasność to w przypadku LHC, liczba zderzeń cząsteczek w miejscach, w których znajduje się aparatura badawcza. Jej zwiększenie oznacza, że uczeni będą mieli dostęp do większej ilości danych.
Jak już pisaliśmy, każda z wiązek w LHC będzie składała się z 2808 paczek po 100 miliardów protonów każda. Gdy paczki będą się mijały, wśród 200 miliardów protonów dojdzie zaledwie do 20 zderzeń. Lepsze skupienie wiązek pozwoli w przyszłości zwiększyć liczbę kolizji. Jednak im ich więcej, tym więcej promieniowania i ciepła będzie docierało do magnesów. Obecnie wykorzystywane magnesy niobowo-tytanowe już teraz pracują na granicy swoich możliwości i nie wytrzymają warunków, które będą panowały po ulepszeniu LHC. Stąd konieczność stworzenia nowych magnesów. Uczonym z LARP już udało się je wyprodukować, a do ich stworzenia użyli niobu i cyny (Nb3Sn).
Stop tych materiałów wykazuje właściwości nadprzewodzące w wyższych temperaturach, a zatem magnesy są bardziej odporne na ich działanie. Ponadto generowane przez nie pole magnetyczne jest dwukrotnie silniejsze, co pozwoli na lepsze skupienie wiązek. Można się zatem zastanawiać, dlaczego od razu nie użyto Nb3Sn do budowy magnesów LHC. Otóż stop ten ma poważną wadę, jest kruchy i wrażliwy na zmiany ciśnienia. Ponadto, by zyskać właściwości nadprzewodzące w niskich temperaturach musi najpierw zostać ogrzany do 650-700 stopni Celsjusza. Dlatego też konieczne jest opracowanie nowych metod produkcji Nb3Sn oraz metod produkcji magnesów. O tym, że nie jest to zadanie łatwe niech świadczy fakt, iż amerykański Departament Energii (DOE) od lat finansuje badania nad magnesami z Nb3Sn. Powoli osiągano kolejne sukcesy. W 1998 roku udało się stworzyć magnes, który generował pole magnetyczne o natężeniu 16 tesli, czyli dwukrotnie więcej niż wartości uzyskiwane w LHC.
Z kolei w 2005 DOE, CERN i LARP założyły, że do końca 2009 roku uda się stworzyć kwadrupolowy magnes o długości czterech metrów i gradiencie (czyli przyroście mocy pola magnetycznego) wynoszącym 200 tesli na metr. Założenia te udało się zrealizować przed dwoma tygodniami. Badania wykazały, że urządzenie spełnia oczekiwania naukowców. Jest w stanie wytrzymać nagłe przejścia ze stanu nadprzewodzącego do zwykłego przewodnictwa i związane z tym zmiany temperatury.
CERN już pogratulował naukowcom z LARP stwierdzając, że ich osiągnięcie nie tylko umożliwi zwiększenie jasności LHC, ale w ogóle przyczyni się do udoskonalenia technologii budowy akceleratorów cząstek.
Specjalistów czeka jeszcze dużo pracy, zanim nowe magnesy trafią do LHC. Chcą zwiększyć gradient w większych magnesach czteropolowych, sprawdzić gdzie znajdują się fizyczne granice możliwości nowych magnesów, przekonać się, czy większe magnesy będą pracowały równie dobrze jak małe prototypy, w końcu poprawić jakość generowanego pola magnetycznego. Nad nowymi magnesami pracują specjaliści z Fermilab, Brookhaven National Laboratory czy Berkeley Lab.
Komentarze (17)
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 15:12
Ja mam jedno pytanie jaki sens ma podawanie tego typu informacji? W ciągu tygodnia musi pojawić się przynajmniej jedna informacja o wielkim zderzaczu (to nie dotyczy tylko tego portalu). Ale co z tego wynika czy naprawili tą lub tamtą cześć czy ulepszyli jeszcze inną? Mało tego tego typu informacje uchodzą za naukowe. Naukowe to by były informacje jak by ogłosili że coś nowego odkryli czy to nową cząstkę czy też zaobserwowali coś co jest niezgodne z prawami fizyki. Ta cała gadaninia i zachwyt nad wielkim zderzaczem przypomina mi bokserów przed walką jak to się przechwalają czego oni to nie dokonają. Rzeczywistość okazuje się jednak trochę inna. Nie wiem czy podawanie tego typu wiadomości jest wynikiem tego że naukowcy bardziej są teraz podobni do Stefka Burczymuchy niż do naukowca, czy te zjawisko jest wywoływane przez dziennikarzy goniących za newsem i serwują nam cokolwiek aby norma dzienna newsów się zgadzała, jakoś newsa jest nieważna.
scanner, 22 grudnia 2009, 15:25
Tak się składa, że nauka ciągły marsz do przodu (no dobra, przeważnie ciągły i przeważnie do przodu). Żeby zobaczyć co jest za następnym wzgórzem, trzeba do niego dotrzeć. Żeby dotrzeć, trzeba znaleźć drogę. Żeby znaleźć drogę, trzeba przygotować ekwipunek. Skoro udało się, jak w tym przypadku) wytworzyć magnesy, które pozwolą zwiększyć ilość danych osiąganych w tej samej jednostce czasu (jakoś między wierszami mam wrażenie, że - pośrednio - wykorzystując mniej energii), to prostym jest, że tym samym odkryto wygodniejszą ścieżkę na te wzgórze, które jest przed nami.
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 15:52
Proszę Pana ja nie kwestionowałem zasadności usprawnienia urządzenia tylko zasadność newsa. Skłodowska-Curie z mężem nie rozprawiali nad ulepszaniem sprzętu laboratoryjnego, który pozwolił im na odkrycie nowych pierwiastków. Nikola Tesla nie rozprawiał nad działaniem elektrowni wodnej tylko ją zbudował. Natomiast naprawdę mam dosyć telenoweli "jak działa wielki zderzacz" z której nic nie wynika. Niech ogłaszają co odkryli, a nie co oni teraz będą mogli odkryć.
mawo78, 22 grudnia 2009, 15:55
dzień dobry,
Sb to symbol antymonu, a nie cyny (Sn)
pozr
MaWo
krzysiek, 22 grudnia 2009, 16:40
Nie prawda.
Odkryli jak zbudować bardzo silne magnesy, które znajdą zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu.
Mariusz Błoński, 22 grudnia 2009, 16:57
Już poprawiam, dzięki
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 18:17
Nie odkryli jak zbudować tylko zbudowali i jak możesz wyczytać z tego newsa nie zrobił tego CERN tylko Amerykanie. Niech CERN pochwali się odkryciami bo po to został zbudowany wielki zderzacz za jeszcze większe pieniądze. A jak nic nie odkrywają więc niech zaprzestaną tych bezsensownych newsów bo to nie są newsy naukowe ale propaganda.
Przemek Kobel, 22 grudnia 2009, 20:01
A ja tego newsa przeczytałem w całości. Inaczej niż w wypadku wieści, że bing to albo tamto. Tylko, że nie narzekam na czyjąś pracę, którą ten ktoś robi dla mnie za free.
krzysiek, 22 grudnia 2009, 20:01
ehh, najpierw odkryli jak zbudować a potem zbudowali - to chyba więcej niż samo odkrycie
Kto twierdzi ze CERN? Chcąc być dokładnym to nie zrobili tego Amerykanie.
Jeszcze większe niż co? AFAIK LHC to najdroższy eksperyment w dziejach ludzkości
Odkrywają, odkrywają..
Natomiast z logiką Twojej wypowiedzi jest mały problem.. Najpierw masz pretensje do CERNu o propagandę, zaraz potem wyjaśniasz, że artykuł wcale nie jest o CERNie tylko o "Amerykanach".
W ogóle to odnoszę wrażenie, że mylisz chyba trochę pojęcia LHC!=CERN
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 20:46
Posłuchaj tę naszą pseudodyskusję można jeszcze długo prowadzić ale to nie ma sensu jak nie ma sensu ta cała telenowela "jak działa wielki zderzacz i czy wogóle działa". Ja wyraziłem swoją opinię co do częstych ale małowartościowych informacji dotyczących wielkiego zderzacza. Jeśli się z nią nie zgadzasz i masz na to ochotę to przedstaw jakieś rzeczowe argumenty. Jeśli tej opinii nie rozumiesz to twój problem. Nie mam zamiaru jednak prowadzić pseudodyskucji z jakimś małolatem i wykazywaniem się kto lepiej opanował zawartość wikipedii. A ja nie dyskutuje dla samej erystyki więc poszukaj sobie innego "rozmówcy".
mikroos, 22 grudnia 2009, 21:03
Widzę, że pojawił się nam kolejny frustrat, którego strasznie boli to, że technologia posuwa się do przodu, a w Polsce istnieje wreszcie serwis, który o tym pisze?
Kolego Wojtku - jeżeli przeszkadza Tobie szczegółowość danych, zawsze masz do dyspozycji dział naukowy na Onecie
Skoro wchodzisz na strony serwisu traktującego o nauce i technologiach, bądź gotowy na to, że wiadomości właśnie z tych branży będą tu dominowały.
Ja np. inżynierem nie jestem i na teorii pola nie znam się prawie wcale, ale jeżeli czytam, że uda się uzyskać 10-krotną poprawę jasności zderzacza, to jest to IMO duży postęp. I naprawdę nie obwiniaj ludzi odpowiedzialnych za LHC za to, że wprowadzają w życie tyle innowacji. To nie ich wina - taką już mają pracę, że pchają naukę do przodu
czesiu, 22 grudnia 2009, 21:11
Faktem jest, że mogła by pokazać się w końcu jakaś notka dotycząca odkrycia dokonanego przy pomocy LHC. Faktem jest też, że na razie same LHC nie pomogło w udowodnieniu czegokolwiek. Jednak notka niejako przy okazji informuje, że dokonano odkrycia dzięki budowie LHC.
Inaczej: potraktuj LHC niczym WOJNĘ - choć sama wojna nie przynosi niczego dobrego, to jednocześnie daje porządnego kopa wszystkim technologiom, w tym również wykorzystywanym przez cywili. Przykład pasy bezpieczeństwa w samochodach -> odkrycie i patent wojskowy, zresztą o czym mówię, poszukaj na źródle innym niż wikipedia informacje o osobie john stapp.
Fakt, że dzisiaj "mocniejsze" magnesy nie mają innego zastosowania poza LHC nie znaczy, że takie zastosowanie nie zostanie wynalezione w późniejszym czasie.
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 21:22
mikroos, 22 grudnia 2009, 21:30
Ale czego Ty właściwie oczekujesz od urządzenia, ktore rzeczywiście działa dopiero od paru miesięcy? Chyba nie liczysz na to, że LHC zostanie uruchomiony, po miesiącu odkryją bozon Higgsa, a po roku pierwszy tunel czasoprzestrzenny? Człowieku, od uruchomienia regularnych eksperymentów w LHC nie minęło jeszcze nawet pół roku!
Poza tym w notce jest bardzo wyraźnie napisane, że urządzenie powstało na potrzeby LHC, a nie, że jego autorami są naukowcy z CERN. Chyba nie powinno Ciebie dziwić, że skoro powstało jako udoskonalenie dla LHC, to właśnie o korzyściach, jakie LHC odniesie, będzie coś napisane...
Chemik_Mlody, 22 grudnia 2009, 22:44
Nawet jak LHC niczego nie odkryje, to również jest to pewne odkrycie. Może to przewrotne, ale również to nam da pewne dane.
Zderzacz sam w sobie dał kopa wielu dziedzinom nauki, i na pewno jeszcze da.
A co do czasu, to przez miesiąc, to w takim układzie się próżnie pewnie zaciąga... A zanim nawet taki układ się wykalibruje to też minie trochę czasu, poza tym nie można powiedzieć czegokolwiek o wynikach prac tak naprawdę od ręki. Przy takiej dokładności pomiarów byle pierdnięcie powoduje powstanie sygnałów w detektorach. Także najważniejsza jest powtarzalność i rzetelna analiza. Udoskonalać układ będą systematycznie, ale jako takich wyników, to bym się raczej spodziewał za 2-3 lata.
A co do tych magnesów, to jest to bardzo ważna wiadomość, takie magnesiki można by wykorzystać w reaktorze termojądrowym, skoro mogą one pracować w trochę wyższych temperaturach a wytwarzają większe pole, to znaczy że mogą pracować trochę dalej od plazmy, co w przypadku takich układów ma spore znaczenie.
wwwojtekkk1, 22 grudnia 2009, 22:59
mikroos, 23 grudnia 2009, 01:24
A nie uważasz, że odkrycie metody wytwarzania stopu pozwalającego na stworzenie supersilnych magnesów samo w sobie jest wartościowe?
Poza tym mam dziwne przeczucie, że gdyby nie informowano na bieżąco, co się dzieje wokół LHC, usłyszelibyśmy zaraz, że na pewno są prowadzone tajne eksperymenty i że na pewno armia ma z tym coś wspólnego. Przecież gdyby chodziło o czystą naukę, badacze nie mieliby nic do ukrycia, czyż nie?