Gwrthdrawydd hadronnau mawr

Oddi ar Wicipedia
Neidio i: llywio, chwilio


Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr
Cyfundrefn Ewropeaidd dros Ymchwil Niwclear
CMS Higgs-event.jpg
Boson Higgs
Lleoliad Genefa
Lansiad 10 Medi 2008
Gwefan http://www.cern.ch/

Lleolir y Gwrthdrawydd hadronnau mawr (Saesneg: Large hadron collider) rhwng y Mynyddoedd Jura a'r Alpau yn Y Swistir. Dyma yw'r cyflymydd gronynnau mwyaf o ran maint a phŵer yn y byd. Lleolir y twnnel tua 175m dan ddaear ac mae ganddo gylchedd o 27km. Mae'n rhan o'r safle CERN.

Cychwynnwyd arbrawf i geisio atgynhyrchu'r sefyllfa ffisegol yn dilyn yn union ar ôl "y Glec Fawr", sef eiliadau cyntaf y Bydysawd yn ôl damcaniaeth y Glec Fawr, am 8.35 y bore (UTC) ar y 10fed o Fedi, 2008. Yn ystod yr arbrawf roedd gronynnau is-atomig yn cael eu hyrddio at ei gilydd o fewn y gwrthdrawydd ar gyflymder yn agos i gyflymder golau. Costiodd y peiriant cyflymu gronynnau £5 biliwn. Yn anffodus, ar 19 Medi, oherwydd maged diffygiol, roedd yn rhaid ailgynhesu, atgyweirio ac yna oeri'r system. Aildaniwyd y system ar 20 Tachwedd, 2009 a chylchwyd y cylch yn llwyddiannus. Cafwyd y gwrthdaro cyntaf ar 23 Tachwedd 2009.

Mae'r prif safle yn Meyrin yn cynnwys rhwydwaith bwerus o gyfrifiaduron i drin data i ddadansoddi'r arbrofion gwyddonol.

Roedd y prosiect dan arweiniad y Dr Lyn Evans (ganwyd 1945), gwyddonydd o Gymro sy'n dod o Aberdâr.

Sut mae’r gwrthdrawydd yn gweithio?[golygu]

Cam 1- Cyflymydd Llinol (Linac 2)[golygu]

Mae atomau hydrogen yn cael ei fwydo o silindr nwy ar gyfradd drachywir mewn i siambr o fewn y cyflymydd llinol Linac 2. Mae electronau yn cael ei thynnu i ffwrdd o’r atomau, sy’n ei gwneud yn brotonau efo wefr bositif. Mae’r maes trydanol eiledol yn medru cyflymu’r gronynnau positif yma i 1/3 cyflymder golau.

Cam 2- Cyfnerthydd Cylchol[golygu]

Mae’r gronynnau yn teithio i'r cyfnerthydd. Nid yw cyflymiad llinol yn ymarferol yma oherwydd y buaneddau uchel felly defnyddir cyflymydd cylchol (debyg i cylchtron). Mae’r gan y cyflymydd yma gylchedd o 157m. I gyflymu’r protonau yma, mae’r maes trydanol yn cael ei bylsadu. Gwneir hyn trwy ddefnydd cerrynt eiledol. Mae’r protonau yn cael ei gyfeirio mewn cylch gan faes magnetig sydd 90° i’r cylch. Mae’r cyfnerthydd yma yn codi buanedd y protonau i 91.6% cyflymder golau.

Canfodydd ALICE

Cam 3- Syncrotron protonnau[golygu]

O’r cyfnerthydd mae’r gronynnau yn pasio i’r syncrotron protonau. 620m yw cylchedd y syncrotron yma, ac mae’r gronynnau yn cylchdroi yma am 1.2 eilliad ac yn cyrraedd dros 99.9% buanedd golau (sef 3X10⁸). Cyrhaeddir y pwynt trosiannol yma. Nid yw’r egni a rhoddir gan y maes trydanol yn gallu cael ei drosglwyddo i fuanedd rhagor oherwydd mae’r protonau bron a chyrraedd buanedd golau (sef y cyfyngiad) . Felly mae’r egni ychwanegol yn cael ei drawsnewid i fas. Mae egni pob proton nawr yn 25 GeV ac maent 25 gwaith yn drymach.

Cam 4- Syncrotron protonnau uwch (Super Proton Synchrotron)[golygu]

Mae’r protonau trwm iawn yma yn cael ei fwydo nesaf i syncrotron arall sef y “Super proton synchrotron.” Mae gan y syncrotron yma gylchedd o 7km ac mae’r egni yn cael ei gynyddu i 450 GeV.

Cam 5- Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr[golygu]

Mae gan y protonau egni digonol erbyn hyn i deithio i’r Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr sy’n gorwedd rhwng y Mynyddoedd Jura a’r Alpau. Mae’r gan y gwrthdrawydd yma cylchedd o 27km ac yn cynnwys dau diwb gwactod.

Mae hanner y gronynnau egnïoledig yn cael ei danfon o fewn un tiwb yn glocwedd ar hanner arall yn wrthglocwedd o fewn y tiwb arall. Mae’r protonau yn cylchdroi 11000 gwaith yr eilliad. Mae’r tiwbiau yma yn croesi mewn 4 man. Dyma le mae’r canfodyddion a’r gwrthdrawiadau yn digwydd.

Diagram o'r safle[golygu]

GWRTHDRAWYDD HADRONNAU MAWR.png

Dyma ddiagram o’r cyflymyddion a’r arbrofion yn CERN. Mae’r daith yn dechrau yn y cyflymyddion llinol. Maent yn parhau i’r cyfnerthydd, i’r syncrotron protonau, i’r syncrotron protonau uwch ac yn olaf i’r Cyflymydd Hadronnau Mawr. Mae’r smotiau melyn yn dynodi’r arbrofion a’r canfodyddion. Nid yw TOTEM a LHCf ar y diagram uchod.

Canfodyddion[golygu]

Adeiladwyd chwe chanfodydd o gwmpas y Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr o fewn ceudyllau enfawr a gloddiwyd ym mhwyntiau gwrthdaro’r twnnel. Mae TOTEM A LHCf llawer yn llai a defnyddir ar gyfer ymchwil arbenigol.

Canfodydd Disgrifiad
ATLAS Dyma un o ddau ganfodydd holl-bwrpas. Defnyddir ATLAS i edrych am arwyddion o ffiseg newydd yn cynnwys tarddiad mass a dimensiynau ychwanegol.
CMS Dyma’r canfodydd holl-bwrpas arall sydd fel ATLAS, yn edrych am yr Higgs Boson a chliwiau am y natur o fater tywyll.
ALICE Bydd ALICE yn astudio’r ffurf hylifol a mater o’r enw quark-gluon plasma a bodolodd cyn y big bang.
LHCb Ffurfiwyd meintiau hafal o fater a gwrth mater yn ystod y glec fawr. Mae LHCb am ddarganfod beth ddigwyddodd i’r gwrth mater sydd ar goll.

Cyfeiriadau[golygu]


Dolenni allanol[golygu]

Beth sydd nesaf i’r LHC? (taflen PDF)