Oh No Jangan Large Hadron Collider Baru Lagi?

Large Hadron Collider

Sekarangsayatahu – Large Hadron Collider baru atau LHC ++ generasi berikutnya bisa-bisa menelan biaya US$ 100 miliar. Mesin hipotetis sebelumnya saja sebenarnya tidak pernah berhasil menguji teori string atau teori dawai. Apa yang bisa ditemukannya hanyalah hal-hal spekulatif. Mengejar keingintahuan ilmiah memang bermanfaat, tetapi ada cara yang lebih cerdas dan lebih produktif untuk menghabiskan uang sebanyak ini.

Teori energi tinggi ini adalah bidang dengan pencapaian besar di abad ke-20 dan keberhasilannya didorong oleh serangkaian ilmuwan fisika yang jenius mampu meyakinkan pendanaan untuk mrmbangun Large Hadron Collider atau penumbuk partikel selama tujuh dekade. Collider ini menghancurkan materi bersama-sama dan menganalisa partikel demi partikel yang mengalir keluar dari hasil ledakan. Para genius membangun Model Standar untuk menjelaskan partikel yang mereka temukan. Large Hadron Collider (LHC), yang terletak di Swiss, adalah milestone atau batu penjuru di eranya, menemukan partikel terakhir – Higgs boson.

<img onload=
Large Hadron Collider Partikel

Hari ini, para genius itu hampir semuanya hilang dan penerus mereka terjebak dalam berbagai bentuk supersimetri matematika. KIta pernah mendengar beberapa gagasan seperti teori string, teori-M, bran-D, dan seterusnya. Semuanya menyenangkan untuk dibaca. Tapi masalahnya adalah semuanya tidak menjelaskan apa-apa. Teori energi tinggi telah menjadi sangat akademis dan matematis. Einstein mendalilkan ruang waktu empat dimensi karena ia membutuhkan empat dimensi untuk memahami dunia seperti yang kita lihat. Teori string membutuhkan 11 dimensi — atau mungkin 10, atau 12, atau 26 . Mungkin ada yang takkan pernah bisa dipahami. Mengapa? Karena hal-hal ini semua terjadi dalam matematika abstrak.

Supersimetri bukanlah teori yang strik dan efisien, disatukan untuk menjelaskan pengamatan. Ini adalah model matematika yang berbelit-belit yang berpotensi menjelaskan apa pun, atau tidak sama sekali. Sabine Hossenfelder misalnya seorang fisikawan teoretis yang telah bekerja di lapangan, memberikan ulasan yang sangat baik tentang situasi tersebut. Penumbuk partikel raksasa tidak dapat benar-benar menguji supersimetri, yang dapat berevolusi agar sesuai dengan hampir semua hal.

Ini membawa kita ke LHC, dan penerus hipotetisnya, sebut saja LHC++ . LHC menemukan Higgs. Namun, tidak ada yang bisa dikatakan tentang supersimetri atau teori string. Sabine menunjukkan bahwa tidak ada hasil LHC yang dapat mengesampingkan supersimetri. Yang lebih parah, LHC++ juga tidak bisa mengesampingkannya. Satu-satunya harapan untuk penumbuk baru yang sangat besar akan terjadi pada partikel baru dan tak terduga.

Ini bukan ide yang buruk, dalam ruang hampa. Ilmu pengetahuan terkadang berkembang ketika para ilmuwan menemukan beberapa fenomena yang sama sekali baru dan tak terduga. Ethan Siegel membuat alasan untuk membangun LHC++ karena alasan ini. Dia percaya bahwa argumen yang menentangnya tidak jujur, atau dibuat dengan itikad buruk. Namun, dia salah dalam hal ini. Pengertian ekonomi dan ilmiah memperdebatkan pendekatan yang berbeda.

LHC++ yang jauh lebih kuat akan menelan biaya puluhan miliar dolar . Sangat mungkin harganya bisa membengkak hingga $100 miliar . Menghabiskan uang sebanyak itu untuk sebuah mesin untuk mengambil gambar dalam kegelapan adalah sebuah kesalahan. Ketika kita tidak memiliki banyak hal untuk dilakukan, dan sumber daya terbatas, lebih baik untuk mengurus masalah yang kita mengerti atau yang kita tahu sajalah. Bisa saja hal- hal ini akan bisa membawa kita ke penemuan-penemuan baru. Mengapa? Karena pada dasanya keberhasilan revolusioner fisika abad ke-20 dimulai dengan cara ini.

Mengapa Ada Tepat 3 Generasi Partikel?

Banyak ilmuwan terkemuka di akhir 1800-an berspekulasi bahwa fisika hampir sudah pada penghujung pengetahuan, dan tak akan ada hal baru . Hanya ada beberapa misteri yang tersisa. Dua dari misteri yang diketahui ini adalah sifat radiasi benda hitam dan kecepatan cahaya yang konstan. Kedua fenomena ini dipelajari dan diukur, tetapi tidak dapat dijelaskan. Einstein dan yang lainnya berfokus pada pencarian solusi untuk masalah yang luar biasa ini. Jawabannya mengarah langsung pada pengembangan mekanika kuantum dan relativitas: dua teori landasan fisika modern.

Ada banyak masalah yang diketahui dalam fisika sekarang. $100 miliar dapat mendanai (secara harfiah) 100.000 eksperimen fisika yang lebih kecil. Mungkin tidak ada cukup laboratorium fisika di Bumi untuk melakukan banyak eksperimen! Ethan menunjukkan bahwa kita sudan mendorong batas seperti suhu sepertriliun derajat dalam eksperimen baru. Itu adalah pengejaran yang hebat: Hal ini dapat dilakukan oleh segelintir peneliti, menggunakan hanya sebagian kecil dari dana yang dibebaskan dengan tidak membangun LHC++. Beberapa dari 100.000 eksperimen dapat mencari kemungkinan fisika di luar Model Standar dengan cara yang cerdas yang tidak memerlukan PDB tahunan sebuah negara.

Sebaliknya, $ 100 miliar itu dapat digabungkan dan dihabiskan untuk satu proyek raksasa untuk memecahkan masalah dunia nyata yang diketahui. Mungkin kita harus mengirim uang dan bakat teknis terkait untuk memecahkan energi fusi misalnya. ITER, mesin fusi paling menjanjikan di dunia, adalah eksperimen kolosal (dan anggaran berlebih). Dan tetap saja, $100 miliar dapat mendanai suatu tempat antara satu dan lima ITER lagi. Atau, itu bisa menggerakkan ratusan upaya alternatif untuk menciptakan energi fusi yang praktis.

Uang dan kekuatan otak yang akan masuk ke LHC yang lebih besar bisa lebih baik digunakan untuk mengejar satu, beberapa, atau banyak masalah ilmiah dan praktis yang dikenal di dunia. Sepanjang jalan, fisika baru dan tidak dikenal pasti akan muncul, seperti yang selalu terjadi ketika mencari tahu masalah yang sebelumnya tidak terpecahkan. Satu-satunya argumen yang bagus untuk LHC++ mungkin adalah pekerjaan untuk orang-orang pintar. Dan untuk ahli teori string.

Apa Itu Large Hadron Collider ( LHC )

Large Hadron Collider ( LHC ) adalah penumbuk partikel terbesar dan berenergi tertinggi di dunia. Ia dibangun oleh Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir (CERN) antara tahun 1998 dan 2008 bekerja sama dengan lebih dari 10.000 ilmuwan dan ratusan universitas dan laboratorium dari 100 negara. Bertempat di sebuah terowongan sepanjang 27 kilometer dan sedalam 175 meterdi bawah perbatasan Prancis-Swiss dekat Jenewa .

Tabrakan pertama dilakukan pada tahun 2010 dengan energi 3,5 tera electronvolts (TeV) per berkas, sekitar empat kali rekor dunia sebelumnya. Setelah upgrade mencapai 6,5 TeV per balok (energi tumbukan total 13 TeV, rekor dunia saat ini). Pada akhir 2018, ditutup selama tiga tahun untuk upgrade.

Tabrakan memiliki empat titik persimpangan di mana partikel yang dipercepat bertabrakan. Tujuh detektor , masing-masing dirancang untuk mendeteksi fenomena yang berbeda, ditempatkan di sekitar titik persimpangan. LHC terutama menumbuk sinar proton, tetapi juga dapat mempercepat berkas ion berat: tumbukan timbal-timbal dan tumbukan proton-timbal biasanya dilakukan selama satu bulan dalam setahun.

Tujuan LHC adalah untuk memungkinkan fisikawan menguji prediksi berbagai teori fisika partikel, termasuk mengukur sifat-sifat boson Higgs mencari turunan partikel baru yang diprediksi oleh teori supersimetris, dan agar bisa mengerti pertanyaan-pertanyaan yang belum terselesaikan dalam fisika partikel.

Latar Belakang

Istilah hadron mengacu pada partikel komposit subatomik yang terdiri dari quark yang disatukan oleh gaya kuat (analog dengan cara atom dan molekul disatukan oleh gaya elektromagnetik). Hadron yang paling terkenal adalah baryon seperti proton dan neutro ; hadron juga termasuk meson seperti pion dan kaon, yang ditemukan selama eksperimen sinar kosmik pada akhir 1940-an dan awal 1950-an.

Tabrakan adalah jenis akselerator partikel yang menyatukan dua berkas partikel yang berlawanan sehingga partikel-partikel tersebut bertabrakan. Dalam fisika partikel , penumbuk, meskipun lebih sulit untuk dibangun, adalah alat penelitian yang kuat karena mereka mencapai pusat energi massa yang jauh lebih tinggi daripada penyiapan target tetap. Analisis produk sampingan dari tumbukan ini memberi bukti yang baik tentang struktur subatom dunia dan hukum alam yang mengaturnya. Banyak dari produk sampingan ini hanya dihasilkan oleh tumbukan berenergi tinggi, dan mereka meluruh setelah periode waktu yang sangat singkat. Jadi banyak dari mereka yang sulit atau hampir tidak mungkin untuk dipelajari.

Tujuan

Banyak fisikawan berharap bahwa Large Hadron Collider akan membantu menjawab beberapa pertanyaan terbuka mendasar dalam fisika, yang berkaitan dengan hukum-hukum dasar yang mengatur interaksi dan gaya di antara objek- objek elementer, struktur dalam ruang dan waktu, dan khususnya keterkaitan antara kuantum mekanika dan relativitas.

Data juga diperlukan dari eksperimen partikel berenergi tinggi untuk menyarankan versi model ilmiah saat ini yang lebih mungkin benar – khususnya untuk memilih antara Model Standar dan model Higgsless dan untuk memvalidasi prediksi dan memungkinkan pengembangan teoretis lebih lanjut.

Masalah yang dieksplorasi oleh tabrakan LHC meliputi:

<img onload=
CMS_Higgs-event
  • Apakah massa partikel elementer dihasilkan oleh mekanisme Higgs melalui pemutusan simetri elektrolemah? Eksperimen penumbuk diharapkan akan menunjukkan atau mengesampingkan keberadaan boson Higgs yang sulit dipahami, sehingga memungkinkan ilmuwa fisika untuk mempertimbangkan apakah Model Standar atau alternatif Higgsless-nya lebih mungkin benar.
  • Apakah supersimetri, perpanjangan dari Model Standar dan simetri Poincaré, direalisasikan di alam, menyiratkan bahwa semua partikel yang diketahui memiliki mitra supersimetris?
  • Apakah ada dimensi tambahan seperti yang diprediksi oleh berbagai model berdasarkan teori string , dan dapatkah kita mendeteksinya?
  • Apa sifat materi gelap yang tampaknya menyumbang 27% dari massa-energi alam semesta?

Pertanyaan terbuka lainnya yang dapat dieksplorasi menggunakan tumbukan partikel berenergi tinggi:

Telah diketahui bahwa elektromagnetisme dan gaya nuklir lemah adalah manifestasi yang berbeda dari gaya tunggal yang disebut gaya elektrolemah. LHC dapat mengklarifikasi apakah gaya elektrolemah dan gaya nuklir kuat sama-sama merupakan manifestasi yang berbeda dari satu gaya terpadu universal, seperti yang diprediksi oleh berbagai Teori Penyatuan Besar.

  • Mengapa gaya fundamental keempat ( gravitasi ) begitu banyak orde besarnya lebih lemah dari tiga gaya fundamental lainnya? Dan Bagaimana hierarkinya?
  • Apakah ada sumber tambahan untuk pencampuran rasa quark, di luar yang sudah ada dalam Model Standar?
  • Mengapa ada pelanggaran simetri antara materi dan antimateri?
  • Apa sifat plasma quark-gluon, yang diperkirakan telah ada di alam semesta awal dan di beberapa objek astronomi yang kompak dan aneh saat ini? Ini akan diselidiki oleh tumbukan ion berat, terutama di ALICE, tetapi juga di CMS, ATLAS dan LHCb. Pertama kali diamati pada tahun 2010, temuan yang diterbitkan pada tahun 2012 mengkonfirmasi fenomena jet quenching dalam tabrakan ion berat.

Desain

Collider berada dalam 7 pendekatan, dengan keliling 26, kilometer, pada kedalaman mulai dari 50 hingga 175 meter di bawah tanah. Variasi ini diperoleh, untuk mengurangi jumlah yang terletak di bawah Pegunungan Jura untuk membatasi poros akses di sana. Sebuah pilihan untuk menghindari keharusan membeli tanah mahal di permukaan, yang juga akan berdampak pada lanskap dan untuk mendapatkan keuntungan dari perlindungan terhadap radiasi latar belakang yang disediakan oleh kerak bumi.

Peta Large Hadron Collider di CERN

Terowongan beton dengan lebar 3,8 meter, dibangun antara tahun 1983 dan 1988, dulunya digunakan untuk menampung Large Electron–Positron Collider. Terowongan ini melintasi perbatasan antara Swiss dan Prancis di empat titik, dengan sebagian besar di Prancis. Bangunan permukaan menampung peralatan tambahan seperti kompresor, peralatan ventilasi, elektronik kontrol, dan pabrik pendingin.

Elektromagnet kuadrupol superkonduktor digunakan untuk mengarahkan sinar ke empat titik persimpangan, di mana interaksi antara proton yang dipercepat akan terjadi.

<img onload=
Large Hadron Collider Map

Terowongan bertabrakan berisi dua balok paralel yang berdekatan masing-masing berisi balok, yang berjalan dalam arah yang berlawanan di sekitar cincin. Balok berpotongan di empat titik di sekitar cincin, yang merupakan tempat tumbukan partikel terjadi. Sekitar 1.232 magnet dipol menjaga balok tetap pada jalur melingkarnya, sementara 392 magnet kuadrupol tambahan digunakan untuk menjaga agar balok tetap fokus, dengan magnet kuadrupol yang lebih kuat dekat dengan titik persimpangan untuk memaksimalkan peluang interaksi dimana kedua balok bersilangan. Magnet dengan orde multikutub yang lebih tinggi digunakan untuk mengoreksi ketidaksempurnaan yang lebih kecil dalam bidang geometri. Secara total, sekitar 10.000 magnet superkonduktor dipasang, dengan magnet dipol memiliki massa lebih dari 27 ton. Sekitar 96 ton helium-4 superfluida diperlukan untuk menjaga magnet, yang terbuat dari niobium-titanium berlapis tembaga , pada suhu operasi −271,25 °C, menjadikan LHC sebagai fasilitas kriogenik terbesar di dunia. dunia pada suhu helium cair. LHC menggunakan 470 ton superkonduktor Nb–Ti.

Selama operasi LHC, situs CERN menarik sekitar 200 MW daya listrik dari jaringan listrik Prancis, yang, sebagai perbandingan, sekitar sepertiga konsumsi energi kota Jenewa; akselerator dan detektor LHC menarik sekitar 120 MW daripadanya. Setiap hari operasinya menghasilkan 140 terabyte data.

Ketika menjalankan energi 6,5 TeV per proton, sekali atau dua kali sehari, karena proton dipercepat dari 450 GeV menjadi 6,5 TeV, medan magnet dipol superkonduktor meningkat dari 0,54 menjadi 7,7 teslas (T). Proton masing-masing memiliki energi 6,5 TeV, memberikan energi tumbukan total 13 TeV. Pada energi ini, proton memiliki faktor Lorentz sekitar 6.930 dan bergerak pada kecepatan sekitar 0,999 999 990 c , atau sekitar 11 km/jam lebih lambat dari kecepatan cahaya ( c ). Dibutuhkan kurang dari 90 mikrodetik (μs)sebuah proton menempuh jarak 26,7 km mengelilingi cincin utama. Hal ini menghasilkan 11.245 putaran per detik untuk proton apakah partikel berada pada energi rendah atau tinggi di cincin utama, karena perbedaan kecepatan antara energi ini melampaui desimal kelima.

Alih-alih memiliki berkas-berkas kontinu, proton-proton dirangkai menjadi satu, hingga 2.808 tandan, dengan 115 miliar proton di setiap tandan sehingga interaksi antara dua berkas berlangsung pada interval diskrit, terutama terpisah 25 nanodetik (ns), menghasilkan tumbukan bergerombol kecepatan 40MHz. Itu dioperasikan dengan lebih sedikit tandan di tahun-tahun pertama. Luminositas desain LHC adalah 10 34 cm 2 s 1 , yang pertama kali dicapai pada Juni 2016. Pada 2017, dua kali nilai ini dicapai.

Proton LHC Berasal Dari Tangki Hidrogen Merah Kecil

Sebelum disuntikkan ke akselerator utama, partikel disiapkan oleh serangkaian sistem yang secara berurutan meningkatkan energinya. Sistem pertama adalah akselerator partikel linier Linac4 yang menghasilkan ion hidrogen negatif 160 MeV (ion H ), yang memberi asupan Proton Synchrotron Booster (PSB). Di sana, kedua elektron dilepaskan dari ion hidrogen, hanya menyisakan nukleus yang mengandung satu proton. Proton kemudian dipercepat menjadi 2 GeV dan disuntikkan ke Proton Synchrotron (PS), di mana mereka dipercepat hingga 26 GeV. Akhirnya, Sinkronisasi Super Proton(SPS) digunakan untuk meningkatkan energinya lebih jauh hingga 450 GeV sebelum akhirnya disuntikkan (selama beberapa menit) ke dalam ring utama. Di sini, tandan proton diakumulasikan, dipercepat (selama periode 20 menit) ke energi puncaknya, dan akhirnya diedarkan selama 5 hingga 24 jam sementara tumbukan terjadi di empat titik persimpangan.

Program fisika LHC terutama didasarkan pada tumbukan proton-proton. Namun, selama periode berjalan yang lebih pendek, biasanya satu bulan per tahun, tabrakan ion berat disertakan dalam program. Sementara ion yang lebih ringan juga dipertimbangkan, skema dasar berhubungan dengan ion timbal. Ion timbal pertama kali dipercepat oleh akselerator linier LINAC 3 , dan Cincin Ion Energi Rendah (LEIR) digunakan sebagai penyimpan ion dan unit pendingin. Ion-ion tersebut kemudian dipercepat lebih lanjut oleh PS dan SPS sebelum disuntikkan ke dalam cincin LHC, di mana mereka mencapai energi 2,3 TeV per nukleon (atau 522 TeV per ion), lebih tinggi dari energi yang dicapai oleh Relativistic Heavy Ion Collider. Tujuan dari program ion berat adalah untuk menyelidiki plasma quark-gluon, yang ada di alam semesta awal.

Detektor

Delapan detektor telah dibangun di LHC, yang terletak di bawah tanah di gua-gua besar yang digali di titik persimpangan LHC. Dua di antaranya, eksperimen ATLAS dan Compact Muon Solenoid (CMS), adalah detektor partikel serba guna besar. ALICE dan LHCb memiliki peran yang lebih khusus dan empat terakhir, TOTEM, MoEDAL, LHCf, dan FASER jauh lebih kecil dan untuk penelitian yang sangat khusus. Eksperimen ATLAS dan CMS menemukan Higgs boson, yang merupakan bukti kuat bahwa Model Standar memiliki mekanisme yang tepat untuk memberikan massa pada partikel elementer.

Jelajah Sekarangsayatahu

3d ADA altcoin astronomi ATH Bima Sakti bitcoin Blockchain BTC Bumi Cardano Dire Straits Earthlings el salvador ereader Ethereum fotografi Galaksi Google Trend HP Indodax James Webb Jiwa dan Raga jupiter kripto Kultur lubang hitam Mars Metaverse Michael Jackson Musik NASA Nayib Bukele nft Penemuan Raga sejarah semesta smartphone Solana Teknologi teleskop uang kripto Viral Xiaomi

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More