Wissenschaft beschleunigen (Mein Besuch beim CERN)

Wie hat unser Universum angefangen und sich physisch entwickelt?

Dies sind nur zwei der vielen Fragen, für die die Physiker am CERN die endgültigen Antworten geben.

Nach meiner Reise nach Culham hatte ich die Gelegenheit, diese hochmoderne Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) in der Schweiz zu besuchen. Die University of Bristol hat online eine Einladung für alle veröffentlicht, die an einer Reise zum CERN interessiert sind. 12 Stunden später war die gesamte Reise voll. Ich hatte sogar das Glück, in den Untergrund gehen zu können und den Detektor Compact Muon Solenoid (CMS, hier mit einem YouTube-Link) zu sehen, der gerade überarbeitet wurde und auseinandergezogen wurde, damit wir hineinsehen konnten.

Ich (Untergrund) vor CMS.

Was ist der CERN?

CERN wurde 1952 gegründet und verfügt über 22 Mitgliedstaaten. Es empfängt jährlich rund 100.000 Besucher, von denen viele Studenten sind. Wie bei Bosch besteht eine der Hauptaufgaben des CERN darin, junge Menschen dazu zu ermutigen, wissenschaftliche Aktivitäten zu verfolgen, und so dazu beitragen, die Technologen und Forscher von morgen zu fördern. Der Altersunterschied ist nicht so groß, da das Durchschnittsalter der Wissenschaftler, die am LHC arbeiten, nur 25 Jahre beträgt!

Die Arbeit von CERN ist wirklich bahnbrechend und umfasst den Entwurf und den Bau einiger der weltweit größten und komplexesten und leistungsfähigsten Instrumente, nämlich Teilchenbeschleuniger und Detektoren.

Was sind Teilchenbeschleuniger?

Der Large Hadron Collider (LHC) von CERN ist der berühmteste und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger, der je gebaut wurde. Es befindet sich in einem Tunnel, 100 Meter unter der Erde, und besteht aus einem 27 km langen Ring aus 9.593 supraleitenden Elektromagneten mit einer Reihe von Beschleunigungsstrukturen, die die Energie der Teilchen entlang dem Tunnel erhöhen.

Als kurze Einführung in Teilchenbeschleuniger können Sie sich diese als große kreisförmige Bahngleise vorstellen. Auf jeder Strecke schicken Sie einen Zug mit einem Kuchen in entgegengesetzte Richtungen, bis er die gewünschte Geschwindigkeit erreicht hat. Sie verbinden dann die beiden Spuren und kollidieren die beiden Kuchen zusammen. Die Wissenschaftler untersuchen dann das resultierende Chaos, um die Zutaten zu bestimmen, die Sie für die Zubereitung des Kuchens verwendet haben. Dies ermöglicht es den Wissenschaftlern, die resultierenden Teile zu untersuchen, um herauszufinden, aus welchen Atomen sich die Atome zusammensetzen. Wissenschaftler interessieren sich nicht nur für die Komponenten, sondern auch für die Art und Weise, wie sie bei Kollisionen interagieren.

Zwei Hälften des CMS-Detektors wurden auseinandergezogen.Innenraum des CMS-Detektors.

Wie funktioniert der Large Hadron Collider (LHC) von CERN?

Beim CERN-LHC senden sie statt eines Kuchens rund um Wasserstoffatome und für einen Monat im Jahr Blei- atome aus. Diese beiden Teilchenstrahlen werden so ausgerichtet, dass sie sich innerhalb des LHC in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Sie müssen so lange Tempo sammeln, bis sie sich der Lichtgeschwindigkeit annähern, und dann kollidieren sie miteinander. Das explosive "Feuerball" -Ergebnis ist eine Wiederholung von Bedingungen, die denen nach dem Urknall ähneln. Durch die Daten einer Reihe von Detektoren, die die Ergebnisse dieser Kollisionen beobachten und aufzeichnen, erfahren wir mehr über unser Universum und darüber, wie es zustande gekommen ist und vielleicht sogar, wohin es geht.

Innenraum des CMS-Detektors. Hier sehen Sie deutlich die Detektorenringe, die den Kern umgeben.

Das CERN-Rechenzentrum speichert pro Jahr mehr als 30 Petabyte Daten aus den LHC-Experimenten. Sie haben nicht Giga- oder Terabyte, sondern Petabyte richtig gelesen, wobei ein Petabyte aus 1.000 Terabyte besteht. Im Fall von CERN reichen 30 Petabyte aus, um etwa 1,2 Millionen Blu-ray-Discs oder 250 Jahre HD-Videos zu füllen!

Wenn Sie sich die große Anzahl von Detektoren ansehen, die jeder der an CERN angeschlossenen Detektoren hat, glauben Sie, dass sie so viele Daten erzeugen. Diese 30 Petabyte Daten sind eigentlich nur ein Bruchteil der erfassten Daten, da sie so schnell eingehen, dass sie nicht alles behalten können. Zu diesem Zweck verfügen sie über eine spezialisierte Elektronik, die nach interessanten Signalen in den Daten sucht, wenn sie diese finden, und das Ereignis dann für eine spätere Analyse speichert.

Zeigen Sie das Foto des CMS-Detektors in der Montagehalle an. In dieser großen Halle wurde das Gerät testweise zusammengebaut, bevor es vor dem Display in Scheiben heruntergelassen wurde, um auf dem stabilen Untergrund des Festgesteins montiert zu werden.

Ich habe meine Reise zum CERN wirklich genossen, und ich hätte gerne mehr Detektoren gesehen, aber ich fühlte mich geehrt, dass ich in CMS war. Normalerweise wird alles zusammengeschoben, wenn kein Upgrade durchgeführt wird, und Sie würden nur eine große Struktur von Kabeln und Rohren sehen in der riesigen unterirdischen Kammer, in der es lebt. Wenn Sie jemals die Chance haben, ist es ein Muss.

Blick vom CERN-Empfang des