CERN for dummiez

Βασικα το παρον θρεντ μετα απο παρακληση του εξποουζντ δεν θα εξηγει τοσο πολυ τι ειναι το LHC σαν μηχανημα, οσο μια μικρη εισαγωγη στην κβαντικη θεωρια πεδιου και τι πειραματα θα κανουν στο CERN.

Προσοχη: ακολουθει μεγαλο ποστ, οχι για τους μη χαλασμενους στον εγγεφαλο, οι φυσιολογικοι ανθρωποι να το αποφυγουν

Κατα βαση να φυγουν αυτα τα "το σωματιδιο του θεου" και "το πειραμα του αιωνα" μπουλκραπ.

Πρωτα απο ολα τα τεχνικα του ζητηματος, το LHC σημαινει Large Hadron Colider, ειναι ενας δακτυλιοειδης σωληνας με περιφερια 27 χιλλιομετρα. Μεσα σε αυτο το σωληνα περνανε οπως λεει και το ονομα αδρονια. Τα αδρωνια ειναι μια ονομασια που δινεται στις σταθερες ενωσεις κουαρκ. Το πρωτονιο και το νετρονιο πχ ειναι στην πραγματικοτητα 3 κουαρκ ενωμενα, αρα ειναι αδρονια. Ενα συστημα απο μαγνητες επιταχυνει τα σωματιδια σε μεγαλες ταχυτητες και μετα αυτα συγκρουονται. Λογο της συγκρουσης πολλα καινουρια σωματηδια παραγωνται τα οποια μελετουντε.

Κοστησε 8 δισεκατομμυρια ευρω για την κατασκευη του. 8 δισσεκατομυρια ευρω που καλυτερα θα ηταν να ειχαν ξοδευτει σε παιδακια που πεινανε στην αφρικη αντι να κανουν του κεφαλιου τους μερικοι ελεινοι αθεοι επιστημονες.

(Παρενθεση, 8 δισεκατομμυρια ευρω κοστιζουν στον αμερικανο περιπου 20 μερες στον πολεμο του ιρακ. Δηλαδη αν ο πολεμος κρατουσε ενα μηνα λιγοτερο θα φτιαχναμε το LHC ΚΑΙ θα ταιζαμε ενα σκασμο παιδια στην αφρικη. Αντ αυτου ειναι πιο παραγωγικο να γκρινιαζουμε οτι ξοδευουμε λεφτα στην επιστιμη αντι να βομβαρδιζουμε πραγμα σαφως καλυτερο)

Τι πανε να κανουν στο LHC? Κατα βαση να βρουν ενδηξεις καινουριας φυσικης και να επιβεβαιωσουν την υπαρξη του σωματιδιου Higgs. Γιατι εχει αυτο σημασια? Γιατι αν βρεθει το σωματιδιο του Higgs παει να πει οτι η μεχρι τωρα προσεγγιση που εχουμε για το συμπαν ειναι σχετικα σωστη. Αν δεν βρεθει παει να πει οτι ιεναι τελειως λαθος και πρεπει να το σκεφτουμε διαφορετικα. Το γιατι ειναι ΑΥΤΟ σημαντικο...Δεν ειναι, δεν εχει καμια πρακτικη εφαρμογη, και ουτε θα εχει ποτε. Οποτε καλυτερα να μην ξαναρωτησουμε την ερωτηση "Γιατι" και να τελειωνει εκει το θεμα.

============================

Μια μικρη εισαγωγη στην κβαντικη θεωρια πεδιου.

ΛΟΙΟΙΟΙΟΙΠΩΝ, θα το κανω τελειως μη μαθηματικο το θεμα, αλλα θα πρεπει να κρατησετε λιγακι ανοιχτο μυαλο και να ΜΗΝ κολησετε στα μηχανικα αναλογα γιατι ειναι απλως αναλογα δεν ειναι ακριβως το πως δουλευει το πραγμα.

Το καθιερομενο μοντελο ειναι η κβαντικη θεωρια πεδιου που περιγραφει τις 3 απο τις 4 αλληλεπιδρασεις της φυσης και τα σχετικα σωματιδια που τις διεπουν καθως επισις και τα σωματιδια που απαρτιζουν τον υλικο κοσμο.

Αποτεληται απο δυο θεωριες την κβαντικη χρωμοδυναμικη που περιγραφει την ισχυρη πυρινη αλληλεπιδραση και την κβαντικη ηλεκτροδυναμικη που περιγραφει την ηλεκτρασθενη αλληλεπιδραση. Ηλεκτρασθενης = ηλεκτρομαγνητισμος και ασθενης πυρινικη αλληλεπιδραση, ο δυο αυτες διαφορετικες δυναμεις σε υψηλες ενεργειες γινονται μια δυναμη η ηλεκτρασθενης. Οσο η ενεργειες πεφτουν γινεται αυτο που λεμε "αυθορμητη ρηξη συμετριας" και ετσι παρατηρουμε τελικα δυο διαφορετικες δυναμεις.

Περνοντας το απο την αρχη το ζητημα εχει ως εξις:

Συστηματα αναφορας και πεδια:

Στην φυσικη περιγραφουμε τα πραγματα γυρω μας χρησημοποιοντας πεδια. Το πεδιο ειναι μια μαθηματικη μεθοδος να περιγραφεις τι θα μπορουσε να γινει σε ενα σημειο στο χωρο αν εκει υπηρχε ενα θεωρητικο σωματιδιο το οποιο θα αλληλεπιδρουσε με την πηγη του πεδιου.

Για παραδειγμα μια σομπα σε ενα δωματιο δημιουργει ενα θερμοκρασιακο πεδιο. Κοντα στη σομπα εχει μεγαλες θερμοκρασιες μακρια απο τη σωμπα εχει μικρες. Αυτο ειναι ενα βαθμοτο πεδιο δηλαδη σε καθε σημειο στο χωρο υπαρχει ενας αριθμος ο οποιος λεει οτι εκεινο το σημειο εχει μια συγκεκριμενη θερμοκρασια.

Τα βαθμοτα πεδια οπως η θερμοκρασια ειναι αναλοιοτα, ΔΗΛΑΔΗ δεν εχει σημασια απο ΠΟΥ και με ποιο τροπο κοιτας το πεδιο, η τιμη του θα ειναι παντα η ιδια.

Δυστοιχως στην φυση τα περισοτερα πεδια (πχ η ταχυτητα του αερα, η το ηλεκτρομαγνητικο πεδιο) ΔΕΝ ειναι βαθμοτα. Ειναι διανυσματικα. Δηλαδη σε καθε σημειο δεν αντοιστηχει ενας μονο αριθμος αλλα περισοτεροι, συνηθως δε δεν αντιστιχουν καν αριθμοι αλλα συναρτησεις. Αυτο λεγεται διανυσματικο πεδιο, που χου η βαρυτητα, καθε σημειο γυρω απο τη γη εχει εναν αριθμο για το μετρο της βαρυτητας που εξαρτατε απο την αποσταση απο τη γη, εχει ενα αριθμο για τη φορα και ενα για την κατευθυνση στην οποια ελκετε το σωμα.

Τα διανυσματικα πεδια ΔΕΝ ειναι αναλοιοτα, αναλογα πως τα κοιτας αλαζουν οι τιμες τους. Παραδειγμα, αν υπαρχουν δυο παρατηρητες που κοιτουν ενα σωμα να πεφτει. Ο ενας παρατηρητης καθεται στο εδαφος και το βλεπει το σωμα να πεφτει με 20 μετρα αν δευτερολεπτο. Ο αλλος πεφτει και αυτος αλλα με αλεξιπτοτο οποτε βλεπει το σωμα να πεφτει με 10 μετρα ανα δευτερολεπτο (αφαιρουντε οι ταχυτητες προφανως). Αυτο ειναι προβλημα γιατι οι νομοι της φυσης πρεπει να ειναι ιδιοι για ολους, δεν πρεπει να αλαζουν. Μια πιο προσεκτικη ματια θα μας δειξει οτι οι νομοι της φυσης ΔΕΝ αλαξαν, απλα πρεπει να μετασχηματιστουν ωστε να ταιριαζουν στις ιδιαιτερες συνθηκες του καθε παρατηρητη (= αλαγη συστηματος αναφορας).

Κβαντομηχανικη και χωροι χιλμπερτ.

Στην κβαντομηχανικη περιγραφουμε τα παντα χρησημοποιοντας τους λεγομενους state spaces, δηλαδη για να περιγραψουμε ενα συστημα (πχ το τι θα κανει ενα ηλεκτρονιο αν αλληλεπιδρασει με ενα αλλο ηλεκτρονιο) χρησημοποιουμε ενα μαθηματικο χωρο (δηλαδη ενα συνολο απο πραγματα που υπακουουν σε ορισμενους κανονες: προσθεση, πολλαπλασιασμο με αριθμο και εσωτερικο γινομενο - για τους πιο διαβασμενους αυτο ειναι ενας διανυσματικος χωρος).

Ο μαθηματικος χωρος αυτος περιγραφει ολες τις δυνατες καταστασεις που μπορει το συστημα των δυο σωματιδιων να παρει. Αυτο γινεται γιατι σε τοσο μικρα μεγεθη τα παντα λειτουργουν με βαση τις πιθανοτητες. Το ηλεκτρονιο ΜΠΟΡΕΙ να παει αριστερα αλλα μπορει να παει και δεξια, οι πιθανοτητες να παει αριστερα και δεξια αθροιζουν στην μοναδα. Οποτε εχουμε ενα διανυσμα στον διανθυσματικο μας χωρος που λεει οτι το ηλεκτρονιο μπορει να παει 40% αριστερα και ενα αλλο διανυσμα που λεει οτι μπορει να παει 60% δεξια.

Λαγκρατζιανες.

Μια φυσικη θεωρια που περιγραφει ενα συστημα ξεκιναει απο την λαγκρατζιανη του συστηματος. Η λαγκρατζιανη ειναι μια διαφορικη εξισωση που λεει οτι το συστημα θα ακολουθησει την πορεια που θα εξασφαλησει την μικροτερη δυνατη ενεργεια.

----------------------------

Αν παμε στην κβαντομηχανικη και τα βαλουμε ολα αυτα μαζι, εχουμε μια θεωρια που εχει διανυσματικους χωρους καταστασεων (κβαντομηχανικη) οι οποιοι πρεπει να παραμενουν αναλοιοτοι σε συγκεκριμενους μετασχηματισμους ωστε οι νομοι της φυσης να ειναι ιδιοι παντου (θεωρια πεδιου). Ο τροπος που εχουμε για να το κανουμε αυτο ειναι να ξεκινησουμε με τη λαγκρατζιανη του συστηματος. Ξεκινοντας απο λοιπων απο την λαγκρατζιανη που περιγραφει τις καταστασεις του συστηματος που λεγεται ηλεκτρασθενης δυναμη αρχιζουμε και κανουμε τους σχετικους μετασχηματισμους. Η λαγκρατζιανη που περιγραφει ενα πεδιο παραμενει ιδια για ολους της μετασχηματισμους (δηλαδη ιεναι συμετρικη). Κωλαει το πραγμα σε εναν ομως, οταν πεφτουν οι ενεργειες και η ασθενης πυρινικη χωριζεται απο την ηλεκτρομαγνητικη αλληλεπιδραση δημιουργουντε δυο διαφορετικα πεδια, το ασθενες πυρινικο και το ηλεκτρομαγνητικο. ΕΚΦΡΑΣΗ των πεδιων αυτων ειναι τα σωματιδια φορεις των σχετικων δυναμεων, δηλαδη τα μποζονια W και Z για την ασθενη και το μποζονιο φωτονιο για την ηλεκτρομαγνητικη.

Το προβλημα ειναι οτι οταν γινεται αυτο η λαγκρατζιανη παυει να ειναι συμετρικη γιατι τα W και Ζ εχουν μεγαλες μαζες ενω το φωτονιο δεν εχει ΚΑΘΟΛΟΥ μαζα.

Εδω μπαινει ο μηχανισμος higgs.

Αυτο που κανουμε ειναι να προσθετουμε στους μετασχηματισμους που κανουμε ενα ΤΡΙΤΟ πεδιο, το οποιο ειναι φτιαγμενο ετσι ωστε να συμπληρωνει τα αλλα δυο πεδια με τετοιο τροπο ωστε τελικα η λαγκρατζιανη να παραμενει αναλοιοτη στους μετασχηματισμους. Το τριτο αυτο πεδιο που ξεκιναει ως μαθηματικη ευκολια καταληγει να εχει φυσικο νοημα. Ειναι ενα βαθμοτο πεδιο το πεδιο higgs του οποιου η εκφραση ειναι το σωματιδιο higgs.

Αυτο ψαχνουν στο LHC αν το βρουν σημαινει οτι το καθιερομενο μοντελο ειναι σωστο, αν δεν το βρουν ειναι λαθος και την κατσαμε τη βαρκα.

Και ναι ειναι ΑΠΛΑ ενα μαθηματικο τρικ.

Το οποιο στο παρελθον ομως εχει λειτουργησει, ετσι προβλεψαμε την υπαρξη των κουαρκ πριν καν τα παρατηρησουμε, ηταν απλα ενα πεδιο που επρεπε να προστεθει στις σχετικες λαγκρατζιανες ωστε οι συμετριες μετρου να παραμηνουν αναλοιοτες.

Ειναι 2.30 οποιος διαβασε ολο αυτο το ποστ ειναι ηρωας αμφιβαλω αν το καταλβαινω και εγω ο ιδιος και τα περισοτερα που γραφω ειναι τραγικες απλοποιησεις, οποιος εχει αποριες ρωταει.

Θενξ

Δηλαδή, χρησιμοποιούμε αυτό που θέλουμε να αποδείξουμε ότι υπάρχει;

Click για ανάπτυξη...

Το χρησημοποιουμε θεωρητικα και τωρα ψαχνουμε να δουμε αν οντως υπαρχει. Αν το βρουμε σημαινει οτι η αρχικη μας υποθεση ηταν σωστη.

Δεστο ως εξις, αν παρεις το νομο της βαρυτητας ετσι: F = Mm/R^2 και αρχισεις να κανεις υπολογισμους θα σου βγαινουν λαθος. Οχι ΑΚΡΙΒΩΣ λαθος, αλλα περιπου λαθος, κατι δεν γινεται σωστα, τα αποτελεσματα μοιαζουν με αυτο που μετρας αλλα οχι ακριβως.

Βλεπεις ποσο απεχουν τα αποτελεσματα απο τους υπολογισμους του τυπου σου και βλεπεις οτι λειπει ενας αριθμος 0.00000000000667 κτλ. Το βαζεις με το ζορι και σου βγαινουν σωστα τα αποτελεσματα, μετα πας και κανεις ανεξαρτητες μετρησεις και βλεπεις οτι αυτος ο αριθμος εχει οντως φυσικη σημασια ειναι η κοσμολογικη σταθερα.

Καταλαβες περιπου πως το πανε? Δεν ειναι ετσι αλλα αυτο ειναι μια γενικη ιδεα του πως μπορεις να χρησημοποιησεις μια μαθηματικη μεθοδο για να συμπληρωσεις μια φυσικη θεωρια η οποια μαθηματικη μεθοδος τελικα ΕΧΕΙ φυσικο νοημα

δεν νομιζω να δωσανε 8 δις μονο για να δουνε αν η θεωρια της "Μεγαλης Εκρηξης"ειναι σωστη

Προφανως τα αποτελεσματα της ερευνας θα χρησιμοποιηθουν για στρατωτικους σκοπους!!!

καποιοι δεν θελουν να δουν πως κινειται το συστημα.
Πρωτα ολες οι νεες τεχνολογιες εφαρμοζονται για στρατιωτικους-πολεμικους σκοπους.
Παραδειγματα πολλα.Η τεχνολογια των μεταλλων απο τους αρχαιους χρησιμοποιηθηκε για σπαθια,το τοξο,το υγρο πυρ,η πυριτιδα,η πτητικη τεχνολογια για πολεμικα αεροπλανα,η ενεργεια του ατμου,του πετρελαιου,η πυρηνικη ενεργεια,η διαστημικη τεχνολογια )πολεμος των αστρων),η βιο-τεχνολογια και πολλα αλλα που μου διαφευγουν ολα εφαρμοστηκαν αρχικα για κακο σκοπο και αργοτερα για το κοινο καλο.
Τωρα αν καποιοι πιστευουν οτι δινουν καποιοι λεφτα μονο για το καλο της επιστημης τοτε πιστευουν οτι ζουν σε ενα κοσμο αγγελικα πλασμενο.Ας μην τους ενοχλουμε...

Πλάκα κάνεις;;; Μα φυσικά είναι ο μεγάλος επιταχυντής LHC(Υψηλών Ενεργειών) στο CMS...Aν δεν έχεις σχέση με την φυσική, μήπως άκουσες κάπου εκεί στις διακοπές σου του 12 για το "σωματίδιο του Θεού"....και καλά έτσι το λεν για τον κόσμο...για το μποζόνιο Higgs ίσως;; εκεί το βρήκαν για να καταλάβεις στην πολλή λαϊκιστή όμως... CERN

παιζε να ειναι απο CERN

Εννοείται πως είναι από εκεί, και τις τράβηξα εγώ, φρέσκιες φρέσκιες σας τις ανέβασα με τα καταπληκτικά πράσινα σταράκια μου να πάτησαν τα εδάφη του Cern!!!

Αρχική Δημοσίευση από Chiyo:

το σκέφτηκα... αλλά λέω όοοοχι, δεν μπορεί! έχω μείνει μα***ας τώρα *.*

Click για ανάπτυξη...

Ναι ναι κι όμως την προηγούμενη βδομάδα ήμασταν εκεί

Ρε παιδιά ξεφεύγουμε από το θέμα...πάντως οι εντυπώσεις είναι μη πεπερασμένες στο πλήθος χαχαχα...αλλά τώρα έρχεται η εξεταστική και που χρόνος γαμώτη...