10.09.2008 - Největší urychlovač částic spuštěn

Do zkušebního provozu byl uveden LHC (Large Hadron Collider), urychlovač částič postavený na hranicích (lépe řečeno pod hranicemi) Francie a Švýcarska. Urychlovač má obvod 27 km a nachází se kolem 50-150 m pod zemí (v závislosti na terénu).



Více na:
www.novinky.cz
edition.cnn.com
http://www.osel.cz/index.php?clanek=3193
aktualne.centrum.cz

Jinak novináři se opět vyznamenali:

to vis, pan Hadron

Tak co, zase žádný konec světa? A já se tak těšil na černou díru


Hadronův urychlovač je taky dobrý, jeden náš pan docent zase dával odstrašující příklad z nějaké dávné diplomky kde se diplomant odvolával na výzkumy zvonkových laboratoří (Bell Laboratory)


Mimochodem hezký odkaz k tématu. Otázka na kterou stránka odpovídá je obsažena v URL
hasthelargehadroncolliderdestroyedtheworldyet.com

no, jsem zvedav, co se v tom vyzkouma, preci jen 27 km tunelu (nemluve o mnozstvi pouzite medi, ktera by vetsinu nasich "spolubcanu" privedla do vaznych rozpaku ) dalo docela praci ... a jestli vysledkem bude jen jedna uplne mrnavouknata cerna dirka, tak teda potez panbu

Obávám se že černé díry se nedočkáme, jednak je na ni pokud vím třeba docela velké množství hmoty (jinak se "do sebe" nedokáže zhroutit) a ani použité energie nejsou v měřítku i jen naší sluneční soustavy nijak ohromující. Výkřiky kolem konce světa, budou asi dost mimo (asi na úrovni toho "Hadronova urychlovače" ostatně první fáze už proběhla (spuštění bylo v 9:00) a zatím jsem si konce nevšiml

Existencia čiernej diery nie je limitovaná množstvom "použitej" hmoty, ale jej hustotou. Teoreticky by teda čierna diera v urýchľovači vzniknúť mohla - ale len skutočne mikroskopická. Takáto možnosť bola aj celkom seriózne posudzovaná ako jedno z rizík LHC, ale experti sa zhodli na tom, že je to nepravdepodobné a možno to vylúčiť.
Mikroskopická čierna diera by totiž mala hmotnosť maximálne miekoľkých protónov a rozmery ešte menšie ako jeden protón - tomu by zodpovedalo aj jej gravitačné pôsobenie na okolie. A svet na úrovni elementárnych častíc je veliká prázdnota, kde sa na nejaké efekty gravitácie príliš nepozerá - prím hrajú slabá a silná sila a elektromagnetické pôsobenie.
Ide aj o to, že mikroskopické čierne diery žiaria Hawkingovým procesom a veľmi rýchlo celú svoju hmotu vyžiaria v podobe elektromagnetického žiarenia.


Bitaxeho optimizmus, že sme ešte stále tu, však nie je celkom na mieste. Pokiaľ sa skutočne "nezadarilo", a nejaká čierna diera vznikla a nevyparí/la sa, ani neodpochodovala do vesmíru (na to jej stačí doslova slimačia rýchlosť nejakých 16-17 km/s), tak nejaké jej efekty sa prejavia, až keď takáto čierna diera primerane "priberie na váhe" - a to jej s ohľadom na jej veľmi "malú gravitačnú papuľu" potrvá najmenej pár tisíročí, skôr milionov rokov.

Problém Mikro černé díry je ale v tom, že hustotu hmoty v zásadě nemůže udržet. Vyžadovalo by to "tlak zvenčí" tedy dodávku energie. U "standardních" černých děr (pokud existují) dojde ke zhroucení hmoty vlivem gravitace a hmota v "nadkritickém" množství pak hustotu udrží protože gravitace je na ni vázána. Udržet i několik protonů u sebe tak blízko, aby je vzájemné odpudivé síly nevzdálily a došlo k nárůstu hustoty nad kritickou mez by vyžadovalo zřejmě podstatně více energie než CERN má k dispozici. Právě ty subatomární síly se překonávají velmi obtížně a získat "hustotu" je bez stálého přívodu energie zvenčí prakticky nemožné. vznik a "vyzáření" v úrovni nanosekund jsou sice teoreticky zvládnuté, ale je to pořád jen teorie, zda vůbec takové mikrodíry existují je otázka. Tady bych se jich určitě nebál.

Produktem Hawkingova vypařování černé díry mohou výt jakékoli elementární částice, ne tedy jen elektromagnetické záření.

Súhlasím. Akurát do oblasti s potrebnými paratmetrami sa u takto veľkej ČD okrem fotónu nič iné nezmestí.


Bitaxe - na staršom urýchľovači, s menšími energiami, už v CERN vytvorili kvark-gluonovú plazmu, čo je stav hmoty len o krôčik menej exotický ako ČD a na rozdiel od ČD nie je autostabilný. A v tom je práve jadro pudla - ČD je autostabilná

Při Hawkingově vypařování se nic nemusí vejít dovnitř, virtuální pár vznikne vně horizontu.
Ps.: To ovšem nic nemění na tom, že žádná černá díra v CERNu nevznikne.

Obávám se že jsi malinko mimo, černá díra je sice autostabilní, ale to platí pouze pro normální černou díru, nikoli pro to čemu se (asi z nedostatku lepšího termínu) říká malá černá díra, ta totiž na rozdíl od pravé černé díry (která z principu nic nevyzařuje - prostě se to nedostane za schwartschildův poloměr) ztrácí svou hmotu a energii (což je v podstatě totéž), takže není autostabilní.

pro ty kdo to ještě neviděli je tu Large Hadron Rap

Pps.: Píše se Schwarzschild. Mně osobně trvalo několik let, než jsem si to zapamatoval.

bitaxe: No, proto je právě Hawking takový genius, protože přišel na to, že černá díra něco vyzařuje, což je něco, co si občejný člověk jako třeba ty nebo já těžko vymyslí "Opravdická", tedy velká, černá díra ztrácí hmotu stejně jako malá (a v tomto myslu tedy ani ona není stabilní).


Ale využil bych toho, že tady jsou zjevně odborníci, a měl bych dva dotazy právě na Hawkingovo záření (teda nevím jest-li to oficiální název):


Je to záření dokázáno jinak než v teorii? Pokud ne, je ta teorie už přijímána obecně, nebo aspoň většinou fyziků? Už nějaký čas jsem se o to nezajímal a teď si nejsu jistý.


A druhý je složitější, teda aspoň podle mě, protože jsem nikdy nepochopil jednu věc - proč vzniká vždy pár částice-antičástice? Proč nemůže vzniknout třeba jedna obyčejná (nebo klidně i neobyčejná) částice?

Důležitější než to co cpou lidem o Hawkingovi média jsou jeho práce o globálních vlastnostech prostoročasů, ovšem tam má možná důležitější příspěvek Penrose. Experimentální test Hawkingova záření neexistuje a patrně nikdy existovat nebude. Teorie je přjímána obecně. Pár částice antičástice vzniká kvůli zákonům zachování, musí se zachovávat všechny náboje, elektrický náboj, podivnost, atd.

Dobrá, dostáváme se tedy k tomu čemu nerozumím Proč tedy, když jeden z páru odletí a druhý spadne zpátky do černé díry, se hmotnost černé díry ZMENŠÍ? Vždyť dostane tu jednu částici z páru...


(A dodatková otázka je, proč, když může být v kvantových fluktuacích porušen zákon zachování hmoty vznikem páru částice-antičástice, nemůže být taky, v řidších případech, porušen i jiný zákon zachování...?)

Protože hmotnost před (původní černá díra) a po (změnšená černá díra plus částice) musí být konstantní. Zákon zachování energie pro virtuální částice ve Feynmannových diagramech neplatí, ovšem pro reálné už platit musí.

To "kapa"
1) Je to záření dokázáno jinak než v teorii? Pokud ne, je ta teorie už přijímána obecně, nebo aspoň většinou fyziků?
Pokiaľ viem, nie je dokázané experimentom alebo pozorovaním ale matematicky to pekne vychádza a má to akúsi vnútornú logiku, takže je to zväčša prímané kladne - problém je v tom, že: a) čierne diery sú pre nás obvykle silne od ruky b) u dier "hviezdnych" hmotností je to vyžarovanie veľmi slabé a maličké čierne diery sa už zväčša vyparili a konečne c) vesmír je ešte stále príliš teplý než aby bolo toto žiarenie nápadné - teraz má pozadie teplotu 2,7K (-270,... °C), na účinnejšie/nápadnejšie vyžarovanie čiernych dier hviezdnych veľkostí treba teplotu pozadia výrazne pod 1 kelvin.


2) A druhý je složitější, teda aspoň podle mě, protože jsem nikdy nepochopil jednu věc - proč vzniká vždy pár částice-antičástice? Proč nemůže vzniknout třeba jedna obyčejná (nebo klidně i neobyčejná) částice?
To je trochu zložitejšie: vákuum nie je dokonalá prázdnota, kde "nič nie je" - je to prostredie, kde sa zo žiarenia neustále rodia a zanikajú páry častica-antičastica. Prečo vzniká vždy pár: kvantová mechanika povoľuje "vypožičať si energiu" na ich vznik z vákua (presnejšie zo žiarenia - od fotónov reliktného žiarenia), ale len na veľmi krátky čas - potom je potrebné zasa energiu vrátiť späť žiareniu a to sa stane anihiláciou páru častica-antičastica.
Na horizonte udalostí čiernej diery však môže dôjsť k tomu, že jedna z častíc spadne pod horizont, do čiernej diery, a druhá potom nemá s čím anihilovať a odletí preč - a to je práve to, čo pozorujeme ako Hawkingovo žiarenie. Ide aj o to, že podmienky v blízkosti horizontu udalostí sú veľmi špecifické a vznik párov "intenzívnejší / pravdepodobnejší", a častice tak nejak si môžu vypožičať energiu na vznik páru aj od čiernej diery - ale ak hneď neanihilujú a do čiernej diery spadne len jedna častica z páru, o hmotu druhej častice, ktorá odletí preč, čierna diera vlastne natrvalo príde - o to klesne jej hmotnosť a nepatrne sa zmenší. Sú tam aj ďalšie kvantové mechanizmy - častica sa napríklad smie pohybovať po nejaký - a zdôrazňujem: veľmi krátky - čas rýchlejšie, ako je rýchlosť svetla, potom sa zasa musí pohybovať pomalšie, aby si to zákony vesmíru nevšimli - lenže ten veľmi krátky čas pohybu nadsvetelnou rýchlosťou stačí, aby sa dostala nad horizont udalostí teda vyletela z čiernej diery von.


K tomu, čo píše pbla4024: zákony zachovania môžno v kvantovej mechanike porušovať - ale len na veľmi krátky čas a navyše nepriamoúmerne hmotnosti častice. Takže napríklad elektrónu také "porušenie" prejde asi 1800 krát skôr ako protónu či neutrónu.


Ale radšej navštívte fórum na http://aldebaran.cz/ (je pod aktuálne) a opýtajte sa tam.

wow, klobouk dolu, tomu rikam diskuse, necekal jsem, ze i o necem takovem se na valce bude nekdy diskutovat fakt se divim, co vsechno dokazete sledovat, fyzika je sice mym lehkym konickem, ted se ve obcas bavim ctenim Feymana, ale tohle uz je trochu nad moje chapani.


BTW, cim vlastne CERN pohani vsechny ty sve dratky a magnety, pocitam, ze tam asi nekde stoji poradna elektrarna ?

Vznik páru částice antičástice ve vakuu nemá nic společného s reliktním zářením. A příklad srážky, při které dojde kupříkladu k porušení zachování elektrického náboje, bych také rád slyšel.

Já se sice tvářím, že tomu rozumím, ale ve skutečnosti je to aji nad moje chápání, a to jsem o tom svého času přečetl celkem dost


Děkuji alchymistovi a tomu člověku s nezapamatovatelným nickem ze Švédska:), co jsem potřeboval jste mi vysvětlili.

Pridávam zopár linkov o projekte samotnom ale aj o československej participácii na ňom.


www.equark.sk
www.sme.sk
www.sav.sk
webuniversity.science.upjs.sk
www.genezis.eu

uznávam, mám tam kiks...

Asi to není žádná amerika, ale přidávám odkaz, myslím že to patří k tématu.


http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation (en)


Přiznám se že mi Alchmista nasadil s tou vypůjčenou energií od černé díry pro vznik vituálních částic brouka do hlavy...

-> Jan M.
Kauzalita je opačná. Vznikne pár částice - antičástice a pak spadne jedna částice pod horizont, druhá unikne a odnese část hmotnosti/energie.
Ps.: Elektřinu bere CERN od EDF, 1000 GWh za rok. To je tak 5% Temelína, ne?

Trochu více 7,34%, produkce pro rok 2008 je plánována na 13 618 GWh

-> pbla4024
chápu to tak, že ve vakuu neustále vznikají a zanikají virtuální páry částic. V blízkosti horizontu událostí působením gravitačního pole a s tím spojených jevů vzniká těchto párů mnohem víc. Teď jde o to jakým množstvím energie přispěla ona černá díra ke vzniku takového páru. Co se děje s antičásticí která spadla pod horizont, jaký je její příspěvek k celkové energii ČD (záporná energie? viz výše uvedený odkaz).

Jan M. - určitě ne, antičástice nemá zápornou hmotnost, nýbrž stejnou hmotnost jako její "normální" kamarádka. Já to chápu tak, že černá díra vlastně půjčí svou hmotnost/energii na vznik oběma částicím z páru, které za normálních okolností rychle anihilují a energii/hmotnost vrátí. Když však jedna z nich unikne, tak do černé díry "zahučí" jenom druhá, ta tedy svou energii/hmtonost vrátí, ale o to co černá díra půjčila oné uniknuvší částici definitivně přichází. Ale netvrdím, že to chápu správně

To je špatná úvaha, kdyby platila, mohly by virtuální páry částic vznikat pouze v blízkosti černé díry.
Ps.: Antičástice má stejnou klidovou hmotnost jako částice, nikoli stejnou hmotnost. Klidová hmotnost je skalár, zatímco hmotnost je nulová složka čtyřvektoru.

A jak to tedy je správně?

Kdo sa tešil že koniec sveta nenastal, sklamem Vás - podľa článkov ide o skúšobnú prevádzku, takže zatiaľ síce došlo ku generovaniu nejakého toho lúča, ale nedošlo k zrážkam medzi čsticami, takže žiadna čierna diera nemohla vzniknúť....


Hlavní experimenty se však čekají až od konce října, kdy budou fyzikové pouštět částice, zrychlené téměř na rychlost světla, proti sobě, aby se srazily. Právě při tom by chtěli v malém napodobit velký třesk a vznik hmoty.

Dovolím si tedy citovat z odkazu Wikipedie - Hawking radiation.


"O něco přesnější, ale stále velice zjednodušený pohled na věc je, že fluktuace vakua zapříčiňují vznik párů částic a antičástic v blízkosti horizontu událostí černé díry. Jedna částice z páru spadne do černé díry zatímco druhá unikne. Podle zákona zachování celkové energie, částice která spadne do černé díry musí mít negativní energii. Tímto procesem ztrácí černá díra hmotnost a z pohledu vnějšího pozorovatele se zdá že černá díra emitovala částici. Ve skutečnosti je tento proces efektem kvantového tunelování, pomocí kterého se z vakua vytvoří pár částice-antičástice, a jedna z nich se protuneluje ven přes horizont událostí".


Nerozumím pojmu záporná energie a také tomu proč je jejím nositelem zrovna ta částice která skončila v čd.

Častice vznikajúce z fluktuácií vákua sú "virtuálne".
Ja tomu rozumiem tak, že síce existujú, ale neexistuje žiadny spôsob, ako ich detekovať - v merítkach makrosveta existujú príliš krátky čas a potom opäť zanikajú. Podľa zákonov zachovania energie musí byť súčet ich energie nula - vznikli akoby "na dlh" a tento dlh musí byť zasa vyrovnaný.


Ak však vzniknú v blízkosti horizontu udalostí čiernej diery, a jedna z nich spadne do čiernej diery a druhá unikne mimo čiernu dieru, tak tá druhá (unikajúca) už nemá s čím anihilovať a stane sa reálnou časticou, ktorá reálne existuje a je detekovateľná a preto musí mať reálnu (kladnú) hmotnosť a energiu. Aby nedošlo k porušeniu zákonov zachovania energie a hmoty, musíme si pomôcť tvrdením, že častica, ktorá spadla do čiernej diery musela mať zápornú energiu a hmotnosť.

To je neobratně napsané. Fluktuace vakua zapříčiňují vznik párů částic a antičástic všude, ovšem v blízkosti černé díry může jedna částice spadnout pod horizont a druhá uniknout. Při tom odnáší část hmotnosti černé díty.

Live webkamera z LHC (vdaka chavez, specialunits.sk)
http://cyriak.co.uk/lhc/lhc-webcams.html

Dobrý vtip.... Keby som na to nepozeral v noci, tak sa takmer zľaknem... takto ma ako prvé zarazil deň na webkamere č.8

To bylo ze slabšího soudku. Jedním z hlavních projevů kompaktních objektů typu černá díra nebo neutronová hvězda je, že jejich blízké okolí silně září.

a ešte jedna: http://quegrande.org/countdown/
(vdaka salkasalka, specialunits.sk)


otázka: kedže pár častica/antičastica vzniká vlastne z ničoho (ak fotóny majú nulovú pokojovú hmotnosť) a vznikajú všade vo vesmíre, prečo ak vzniknú v blízkosti ČD a neanihilujú, prečo prichádza o hmotnosť práve ČD? veď ako hmotnosť ČD participovala na vzniku toho páru (okrem toho, že je tam väčšia pravdepodobnosť)? dík a sorry ak je to otázka blbá

Protože jedna částice z virtuálního páru spadne pod horizont.

no veď potom by ČD mala zväčšiť svoju hmotnosť o hmotnosť častice, ktorá ku nej prišla zvonka. či to je iba matematická hra, aby platil zákon zachovania hmoty, že tá príchodzia častica má zápornú hmotnosť, keďže vznikla "z ničoho"?

koba: Na tohle jsem se právě snažil zeptat před pár příspěvky, a z odpovědi jsem pochopil, že je to jak říkáš matematická hra

Možno to považovať za "matematickú hru", ale "matematická hra" kvantovej fyziky je, zatiaľ, najpresnejší popis sveta v ktorom žijeme na jeho najzákladnejšej úrovni.
Je tiež veľmi dobre overená a jej predpovede vychádzajú celkom presne. Predpovedala existenciu antihmoty, neutrín a ďalších častíc a javov, ktoré boli objavené (respektíve bola dokázaná ich existencia) obvykle zhruba štvrťstoročie po predpovedi na základe výpočtov.


Problémom pre mnohých ľudí je to, že jazyk kvantovej mechaniky je skutočne ťažký (rovnice, zložité rovnice, vyššia matematika....) a pre nepoučeného laika takmer nezrozumiteľný, a tiež to, že javy, ktoré popisuje, sa nedajú opísať pojmami z bežného života inak, ako len veľmi hrubým a veľmi nepresným prirovnaním.
Bohužiaľ.


"Pochopiť" kvantovú mechaniku znamená predovšetkým zvládnuť jej matematiku. Inak vám neostane, než jej proste "veriť", tak ako jej "verím" aj ja, pretože na matematike som zhorel ako zápalka .

tak okrajovo to zapadá do môjho oboru. mali sme dva semestre dozadu základy jadrovej fyziky a procesov vo vnútri jadra. ja sa nedivím prečo to tak je, iba sa uisťujem, či tomu rozumiem správne.