CERN如何同步计时设备?

经过:韦斯利Fenlon

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大型强子对撞机在周长内测量17英里(27公里)。这是世界上最大的粒子加速器,建造超过100亿美元。乐动体育网站5.0但它只是科尔斯在物理研究中使用的科学家们的许多惊人的技术之一。乐动-软件CERN运行了许多线性和圆形加速器和其他安装,如大规模分离器和Antiproton减速器,以进行物理研究。在某些情况下,核心的测试是在遥远的距离下进行的:中微子经常从CERN到意大利的Gran Sasso国家实验室(LNGs)450英里(724公里)。

当粒子加速器以光速将物质远距离传送时,它们自然需要近乎完美的计时。尽管有上面提到的距离,但这些中微子的速度可以测量到10纳秒以内。欧洲核子研究中心是如何管理这种精确度的?他们使用全球定位系统,原乐动体育网站5.0子钟和大量的光缆将大量的技术连接在一起。乐动-软件

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欧洲核子研究中心如何利用GPS同步时间

Cern的科学家们已经写了详细的复杂文件,解释了他们的时序系统的内部工作。信号频率,测量系统和准确性方程只是科伦士报告中的一些元素,科学家们吃饭和我们其他人皱纹我们的眉毛,包括一个详细的校准全球定位系统(GPS)CERN和LNGS之间的时间链接

这是一个简短的版本:当测量中微子从欧洲核子研究中心到格兰萨索国家实验室(LNGS)的速度时,科学家需要精确地同步他们的仪器。因此,每秒脉冲(PPS) GPS测量的时间戳与测量系统称为CTRI,这是基于原子钟它与两个实验室都相连,并与GPS系统配对。这些时间戳可以在两个地点之间进行比较,时间的差异揭示了中微子的飞行时间。乐动体育网站5.0听起来很简单,对吧?

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设置仍然需要各种各样的测试,以确保准确性和方程,以解释不可避免的误差幅度。CERN用于与LNGS通信的接收器是由瑞士认证的FederalOfficeofMetrology。因为他们处理的是如此精确的数字,甚至天线的位置和所使用的电缆也会影响结果。

Cern Syncs在大型Hadron Collier中的时间

大型强子对撞机使用一种名为W乐动-软件orldFIP的技术在10纳秒内同步系统。WorldFIP是一种现场总线,一种用于将大乐动体育网站5.0量系统联乐动-软件网的技术——这显然是大型强子对撞机所需要的。就像用于协调CERN和LNGS之间的中微子跟踪的定时系统一样,WorldFIP与GPS系统相连。该系统的数据被传送到大型强子对撞机的设备上,以保持一切与世界时同步。

通过基于振荡器的主时钟,CERN可以提供具有纳秒的准确性的时间数据。WorldFip系统最具挑战性的任务之一是将1,800个电源转换器保持同步到1毫秒内。它还用于在LHC中同步辐射监测,磁铁定位,低温和其他系统。

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当然,不是大型强子撞机的每个系统都必须准确到这样的程度。有些人有几十甚至数百毫秒的蠕动室。考虑到安装如此庞大,并与世界上一些最复杂的技术包装在一起,这仍然非常令人印象深刻。乐动-软件

作者的注意

Cern的时序系统是我为HowStuffWorks研究过的最复杂的东西之一。乐动体育英超直播这部分是因为在所有核心的许多粒子加速器中都没有在工作中的工作中没有单一的系统 - 不同的安装有不同的要求 - 并且定时系统的准确性降到了纳秒。最大的惊喜:即使是天线的最小调整也会影响定时设备的同步。

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来源

  • 布鲁恩,C.H.西卡德,R.劳施。在大型强子对撞机加速器中使用WorldFIP进行同步和时间戳(2012年7月6日)http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/ica03/PAPERS/WP556.PDF
  • 欧洲核子研究中心。欧洲核子研究中心的新闻稿。(2012年7月5日)http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
  • 欧洲核子研究中心。LHC的定时、触发和控制(TTC)系统2011年6月28日。(2012年7月6日)。
  • http://ttc.web.cern.ch/ttc/
  • 埃文斯,林登和菲利普·布莱恩特。“大型强子对撞机的机器。”2008年8月14日。(2012年7月7日)http://www.scribd.com/doc/9143905/122/The-WorldFIP-%EF%AC%81eldbus
  • Feldmann,托尔斯滕。CERN和LNGS之间GPS时间链的相对校准2011年9月。(2012年7月5日)http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/publicnotes/note134.pdf
  • Operaweb.lngs.infn.it。“关于歌剧。”(2012年7月5日)http://operaweb.lngs.infn.it/spip.php?rubrique1
  • WorldFIP.org。“WorldFIP协议。”(2012年7月6日)http://www.worldfip.org/basics2.html

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