Ова прича је наставак истоимене приче из прошлог броја Генератора.

У прошлом броју испричана је еволуција проблема Божије честице и начин на који се та проблематика преселила у CERN.Светска научна елита била је свесна да је најјефтинији начин да се дође до креације Хигсовог бозона или Божје честице унапређење дотадашњих акцелератора у CERN-у.Многе државе света међу којима су све иоле развијеније државе узеле су учешће у овом пројекту што финансијски што кадровски.Ево како се та прича даље одвијала.

Large Hadron Collider

Било је потребно стари Large Electron-Positron Collider (LEP) унапредити модернијим магнетима који су функционисали на принципу суперпроводности. Новодобијени акцелератор звао би се Large Hadron Collider или LHC. Пројекат је започет 1995. године проценом буџета од 1,7 милијарди евра, али је наравно до данас дошло до прекорачења од пола милијарде евра, што је било прихватљиво. Датум завршетка радова и почетак експеримената је у мају 2008. Очекује се да ће одмах при пуштању у рад доћи до детекције Хигсовог Бозона. Треба напоменути да смо поприлично били изненађени бесконачном сигурношћу научника који раде на овом експерименту у детекцији Божје честице.Помислио сам чак да су је већ открили , па сад само желе да извуку још средстава и то уложе у нешто друго или просто ставе те паре у џеп...

Ипак, оставимо ово за мај ове године.

Као што смо рекли Large Hadron Collider је кружног облика обима 27 км и налази целом својом путањом 100 метара испод површине земље. Већи део акцелератора пролази кроз територију Француске, а границу између Швајцарсе и Француске сече чак 4 пута (размислите може ли тај број бити непаран). На слици 1 види се фотографија саме цеви акцелератора 100м испод површине замље.Исто то види се на слици 2 као илустрација у крупнијем плану.

На трећој слици се види шема Large Hadron Collider-а.(слика 3).

Све скраћенице на поменутој слици(слика 3) су објашњене у наредном параграфу заједно са описом како би тачно требало да изгледа пут протона пре него што се сударе и «направе» Божју Честицу.

Убрзавање протона почиње у најмањем акцелератору LINAC-у који је линеаран. Протони овде достижу брзину од 0.3c и енергију од 50 MeV. Затим, сноп протона прелази у кружни акцелератор синхротрон Proton Synchrotron Booster ili PSB где достижу енергију од 1.4 GeV. После следи већи кружни акцелератор Proton Synchrotron ili PS и протони улећу у њега из PSB-а и у њему добијају брзину од 0.87c и енергију 26 GeV. Затим протони прелазе у још већи синхротрон Super Proton Synchrotron и тамо достижу  енергију od 450 GeV. На крају би требало да протони улете у LHC и тамо достигну енергију од 7 TeV што значи да би им брзина била 0.999999c.Ову последњу цифру немојте никако заокруживати иначе ће се Ајнштајн превртати у гробу.

Значи, имамо један сноп протона који налеће са једне стране са енергијом од 7 TeV и други сноп честица који налеће из супротног правца са истом енергијом. Заједно, њихова енергија је 7 TeV + 7 TeV=14 TeV и то је како кажу теоретичари сасвим довољна енергија за креацију Хигсовог Бозона и директан додир са БогомJ.

Статистика судара

Када се догоди очекивани судар, једна друга грана физике, а то је статистичка физика каже да је вероватноћа за добијање Божје честице веома мала али коначна. Продукт судара ова два снопа биће мноштво других «неинтересантних честица». То могу бити скоро све могуће до данас већ откривене честице, кренувши од гомиле фотона, преко електрона па до најтежих и најпродорнијих миона.

Када после судара настане та огромна гомила честица која се хаотично расипа на све стране од места судара, потребно је међу свим тим честицама ухватити Хигсов Бозон. Да ствар буде још гора, требало би да Хигсов Бозон, опет кажу теоретичари,  буде честица кратког животног века и после тога он се распада на 4 миона који због закона одржања импулса имају тачно детерминисан распоред по којем се разлећу.

Ту настаје велики проблем број 2. Како детектовати та 4 миона која су настала од Хигсовог Бозона, ако само знамо како се они разлећу један у односу на остале и ако је за очекивати да је број тих четворки у најбољем случају милионити део укупног броја разноразних генерисаних честица после судара? За детекцију већине честица па и миона користе се детектори, а позадину детектора чине рачунари који сваку снимљену честицу обрађују и проверавју да ли има везе са Хигсовим Бозоном.

Детектори

Откад постоје акцелератори постоје и детектори. Чему судари ако се не дектује оно што настаје после судара.

За наш случај судара снопа о сноп користе се детектори у облику ваљка тј. такви детектори се користе на LHC-у. Цев акцелератора пролази кроз детектор тако да улази на једну базу ваљка, а излази из друге базе ваљка.На том делу акцелератора који пролази кроз детектор долази до судара, распршавања и интеракције свега што је настало у судару са зидовима детектора.Први дектори у историји били су мали и намењени за мали број честица које треба да детектују. Модернији детектори су конструисани да детектују велики број различитих честица. Наиме, за сваки тип честица постоји по један слој омотача детектора који је у ствари препрека том типу честица после распршавања. Када честица стигне до слоја који је намењен за њену детекцију она нестаје у том делу и бива апсорбована и детектована. У првим слојевима најчешће се детектују краткоживеће и лаке честице, нпр. фотони или електрони. У даљим слојевима детектују се дугоживеће и продорније честице, нпр миони. Шта више, слојеви намењени за детекцију миона заузимају највећи део акцелератора, наравно са спољне стране. На LHC кругу налазе се 4 детектора и обележени су великим тачкама на кругу LHC-а на слици 2. За Хигсов Бозон намењена су два детектора па нам ова друга два нису занимљива. Та два детектора који треба да детектују Божију честицу означена су са CMS и ATLAS. Група наших студената имала је прилику да се спусти 100 метара испод земље и уживо види скоро намонтиране детекторе.Треба рећи да су оба детектора тренутно недовршени и ја лично мислим да се у суштини чека завршетак радова на њима па да комплетан акцелератор буде пуштен у рад.

CMS и ATLAS

CMS је дужине 21.6 метара и пречник му је око 15 метара док ATLAS у дужини има 42 метра,а у пречнику 22 метра. Сад би људи рекли да је ATLAS бољи детектор јер је већи. Е па није тако. Тежина ATLAS-а је 7 тона, а тежина CMS-а је 12.5 тона. Значи иако је  CMS скоро 2 пута мање запремине од ATLAS-а он је готово 2 пута тежи. На слици 4 дата је илустрација CMS-а, а на слици 5 је ATLAS са људима поред њега који одају утисак његове величине.

Шансе да открију Божју честицу оба детектора су подједнаке. Овако чудна разлика међу њима потиче од чињенице да су оба акцелератора технички различито концепирана иако функционишу на истим принципима. Идеја је да се направе два различита уређаја исте намене како би се повећале шансе за остварење те намене. Не треба заборавити да су ту ипак велике паре у игри и неуспех ће бити нерадо дочекан. Треба напоменути још то , да се CMS градио на површини земље и након тога, неколико великих точкова из којих се CMS састоји спуштено је 100 метара испод земље и намонтирано на акцелератор.Остало је још пар делова на површини које треба спустити, а један од њих можете видети и на сликама 6 и 7. Са друге стране ATLAS је комплетно састављен под земљом поред акцелератора па онда намонтиран на исти.

За конструкцију оба акцелератора одговорни су научници из разних замаља, углавном чланица CERN-а. Научници из наше земље раде на CMS детектору, тачније на електромагнетном калориметру унутар слојева детектора.

Када ови детектори буду прорадили они ће се понашати као дигитални фотоапарати од 100 милиона пиксела и сликаће 40 милиона пута у секунди. Све је то, морате признати, огромна количина података у малом временском року коју треба обрадити. Међутим не постоји довољно јак компјутер на свету да обради ову количину података.

Светска «Grid» мрежа рачунара

Још давних дана у оквиру нуклеарних истраживања научници у CERN-у имали су проблеме са обрађивањем података. Тада су и компјутерти додуше били подоста слабији, али и захтеви. Решење је пронађено у облику мреже више копјутера који би онда заједничким снагама обрађивали податке. Тако је настала претеча интернета. После су вероватно ову интелектуалну својину откупили Натовци, па је после иста та својина у потпуности комерцијализована па можемо рећи да је постала данашњи интернет.

Међутим, снажним напретком оптичких телекомуникација као и оптоелектронике и то на интегрисаном нивоу отвориле су се могућности директног умрежавања процесорских јединица. На неки начин, како сам ја то схватио, то би требало да буде polycore (нешто као дуалкор али са много више процесора) језгро исповезивано оптичком брзином. Конструкцијом овакве мреже и то на светском нивоу отвара се могућност да се обради захтевана количина података у кратком року. После овог експеримента постоји могућност да ће једног дана овакав тип мреже добити своју комерцијалну сврху, чисто да не будемо изненађени тог једног дана.

Чланство

Процењује се да је на целом LHC пројекту до сада било запослено преко 12000 људи. Међу њима су физичари, електроинжењери, грађевински инжењери итд...

Треба рећи да је на целом пројекту много већи број инжењера него научника иако је то пре свега научни пројекат. На самом акцелератору и детекторима постоји гомила електронских и техничко-физичких система које конструишу електроинжењери, а да не говоримо колико је ижењера запослено при конструкцији и одржавању горе наведених система за обраду података. Велики број тих инжењера није ни запослено у самом CERN-у, већ у осталим светским државама, најчешће у склопу Grid-а.

Због свих тих радних места и могућности требало би да се Србија учлани у CERN. СФРЈ се из неразјашњених разлога ишчланила из CERN-а 70-их година, а требало је да се СРЈ опет учлани 1999. године али је из познатог сплета околности то одложено, па је онда 2001. године дошло до комплетног смењивања људи на власти итд... Сада би требало покренути преговоре са Владом Србије о поновном учлањењу... Чињеница је да је на нашој генерацији велики део одговорности што се тиче поменутог чланства. Тако да, драге моје колеге, ако будете једног дана у ситуацији да одлучујете о оваквим стварима, имајте на уму да ће велики број  ваших колега имати користи од приближавања државе оваквим пројектима па и сама држава ако буде вођена од стране интелигентних људи. Не треба  мислити о томе само као о расипању буџета.

Нећу заокруживати причу о божјој честици. Она ће бити заокружена тек за два месеца, а резултате свега тога лако ћете видети (не баш свуда) на интернету.

До тада, једите код Џоа, молите се за стабилну владу и за евентуални пролазак Партизана на фајнал фор Евролиге ако до издавања овог броја Генератора још није испао.