Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Tα ρεκόρ που επιτεύχθηκαν στο CERN.

Γράφει ο Δημήτρης: 


Μέσα από μια περιδιάβαση στα δεδομένα των Guinness World Records (συγκεκριμένα στο βιβλίο Guinness World Records 2010) εντοπίστηκε ένας αριθμός ρεκόρ που αφορούν το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων, Large Hadron Collider/ LHC) που βρίσκεται στη Γενεύη. Για την εκτενή περιγραφή του LHC μπορείτε να επισκεφθείτε την επίσημη σελίδα.

Στις παρακάτω γραμμές παρουσιάζονται αυτούσια τα στοιχεία που αφορούν τα ρεκόρ που επιτεύχθηκαν στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Σύμφωνα με αυτά:

  • Ο LHC δεν είναι μόνο ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, αλλά και το μεγαλύτερο και πιο πολύπλοκο μηχάνημα που έχει κατασκευαστεί ποτέ.
  • Προκειμένου να μπορούν να διαχειριστούν τον μεγάλο όγκο πληροφοριών από το LHC, επιστήμονες από όλο τον κόσμο συνεργάστηκαν για να δημιουργήσουν το Παγκόσμιο Δίκτυο Υπολογιστών. Αποτελείται από 100.000 υπολογιστές, σε 140 κέντρα υπολογιστών, σε 33 χώρες. Οι ανιχνευτές του LHC θα παράγουν 300 gigabytes δεδομένων ανά δευτερόλεπτο.
  • Ένας από τους γενικούς ανιχνευτές του LHC αποτελεί τον βαρύτερο ανιχνευτή σωματιδίων. Το Συμπαγές Σωληνοειδές Πηνίο Μεσονίων (CMS), ο προαναφερόμενος ανιχνευτής, έχει μήκος 21 μ., πλάτος 15 μ., ύψος 15 μ. και ζυγίζει 12.500 τόνους. Δουλεία του είναι να παρατηρεί τις όψεις των μεγάλων δυνάμεων της φυσικής, συμπεριλαμβανομένης της πιθανότητας επιπλέον διαστάσεων.
  • Ο Ανιχνευτής Εντοπισμού Πυριτίου του Συμπαγούς Σωληνοειδούς Πηνίου Μεσονίων 2 (CMS2) σχεδιάστηκε για να καταγράφει τις τρισδιάστατες θέσεις των σωματιδίων, που παράγονται στις συγκρούσεις μέσα στο πείραμα του Συμπαγούς Σωληνοειδούς Πηνίου Μεσονίων, του LHC. Αυτή η διάταξη έχει συνολική επιφάνεια 205 τ. μ. –σχεδόν το μέγεθος ενός γηπέδου τένις - αποτελώντας το μεγαλύτερο ανιχνευτή πυριτίου.
  • Το σύστημα Σπειροειδούς Θόλου αποτελείται από οκτώ μαγνητικά πηνία, σε διάταξη μήκους 25 μ. και πλάτους 5 μ., ενώ ζυγίζει 100 τόνους. Αποτελεί τμήμα του Ανιχνευτή Atlas και δοκιμάστηκε πρώτη φορά το 2006, σε λειτουργική θερμοκρασία -269ο C, ενώ έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί μαγνητικό πεδίο 4-τέσλα, για να κάμπτει την πορεία των σωματιδίων που παράγονται στις συγκρούσεις στον LHC. Το σύστημα αυτό κατέρριψε το ρεκόρ του μεγαλύτερου υπεραγώγιμου μαγνήτη.
  • Οι 9.300 μαγνήτες μέσα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων έχουν σχεδιαστεί να ψύχονται για λειτουργική χρήση. Χρειάζονται περίπου 10.800 τόνοι υγρού αζώτου για να ψηχθούν στους -193,2ο C, προτού γεμίσουν με σχεδόν 60 τόνους υγρού ηλίου, το οποίο τους ψύχει επιπλέον και φτάνει την θερμοκρασία τους στους -271,3ο C. Έτσι στον LHC λειτουργεί ο μεγαλύτερος ψύκτης.
  • Οι ακτίνες πρωτονίων που εισάγονται στον LHC μπορούν να επιταχυνθούν από μαγνήτες, μέχρι και ένα εκατομμυριοστό τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός, περιπλέοντας στον επιταχυντή 11.245 φορές ο δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι κάθε πρωτόνιο έχει ενέργεια περίπου 7 Τέρα ηλεκτρονιοβόλτ. Αυτό αποτελεί το ρεκόρ των σωματιδίων με την μεγαλύτερη ενέργεια σε ανιχνευτή σωματιδίων.  





Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά.
(Σκέψου μερικά ακόμη…)
Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά:
Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου.
Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec.

Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή: Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec-1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz).



Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόνο t ίσο με μια περίοδο Τ έχουμε μια επανάληψη (Ν=1) του φαινομένου έχουμ…

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση). 




Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της.

Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη Fεξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς. 

Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επαναφοράς και να έχει αντίθετη φορά, σε κάθε χρονι…

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες.
Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.
Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook, δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν αντικατασταθεί θα σπάσει.]

Νόμο…

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2ος νόμος του Newton), ΣF=mα. Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω2x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση: 
ΣF=-m ω2x Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη.


Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας). 



Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω2
Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τη δύναμη:F = −Dx (Μάθε την απόδειξη)

Η παραπάνω σχέση είναι γνωστή και σαν συν…

Ταλάντωση και πλαστική κρούση

Θυμήσου την ορμή: 
Για ένα σώμα μάζας m που κινείται µε ταχύτητα u η ορμή του p δίνεται από τη σχέση: p=mu

Η ορμή p είναι ένα διανυσματικό μέγεθος το ο­ποίο έχει: μέτρο p = mu,διεύθυνση και φορά ίδια µε τη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας u,μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1 kg ∙ m/s (ισοδύναμη μονάδα είναι το 1 Ν∙s).Η ορμή, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει όλες τις ιδιότητες των διανυσμάτων. Έτσι: μπορεί ν' αναλυθεί σε άξονες, δηλαδή σε συ­νιστώσες px και py,μεταβάλλεται αν μεταβληθεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία της, δηλαδή το μέτρο της, η διεύθυνσή της ή η φορά της.Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής (dp/dt) ισούται με την δύναμη ή τη συνισταμένη των δυνάμεων (ΣF) που ασκούνται στο σώμα.

Προσοχή:

Όταν στις ασκήσεις πρέπει να υπολογίσεις την μεταβολή της ορμής τότε θα υπολογίζεις την σχέση:Δp = pτελ – pαρχΕνώ όταν  ζητείται ο ρυθμό μεταβολής της ορμής θα υπολογίζεις τη σχέση: dp/dt ή ΣF. Θυμήσου:
Σύστημα σωμάτων ονομάζουμε κάθε σύνολο σωμάτων, τα οποία απομονώνουμε νοητι…