Gdje se nalazi Large Hadron Collider?
Godine 2008. CERN (Europsko vijeće za nuklearna istraživanja) završio je izgradnju super-snažnog akceleratora čestica nazvanog Large Hadron Collider. Na engleskom: LHC – Large Hadron Collider. CERN je međunarodna međuvladina znanstvena organizacija osnovana 1955. godine. Zapravo, to je vodeći svjetski laboratorij u poljima visoke energije, fizike čestica i solarna energija. Oko 20 zemalja je članica organizacije.
Zašto je potreban Veliki hadronski sudarač?
U blizini Ženeve stvoren je prsten supravodljivih magneta za ubrzavanje protona u kružnom betonskom tunelu dugom 27 kilometara (26.659 m). Očekuje se da akcelerator ne samo da će pomoći proniknuti u misterije mikrostrukture materije, već će omogućiti i napredak u potrazi za odgovorom na pitanje o novim izvorima energije u dubinama materije.
U tu svrhu, istovremeno s izgradnjom samog akceleratora (vrijednog preko 2 milijarde dolara), stvorena su četiri detektora čestica. Od toga su dva velika univerzalna (CMS i ATLAS) i dva više specijalizirana. Ukupna cijena detektora također se približava 2 milijarde dolara. Preko 150 instituta iz 50 zemalja, uključujući Rusiju i Bjelorusiju, sudjelovalo je u svakom od velikih projekata CMS i ATLAS.
Lov na nedostižni Higgsov bozon
Kako radi akcelerator hadronskog sudarača? Sudarač je najveći akcelerator protona koji radi na sudarajućim snopovima. Kao rezultat ubrzanja, svaka od zraka će u laboratorijskom sustavu imati energiju od 7 teraelektron volti (TeV), odnosno 7x1012 elektron volti. Prilikom sudara protona nastaju mnoge nove čestice koje će detektori zabilježiti. Nakon analize sekundarnih čestica, dobiveni podaci pomoći će odgovoriti na temeljna pitanja koja zabrinjavaju znanstvenike koji se bave fizikom mikrosvijeta i astrofizikom. Među glavnim problemima je eksperimentalna detekcija Higgsovog bozona.
Sada već “čuveni” Higgsov bozon je hipotetska čestica koja je jedna od glavnih komponenti takozvanog standardnog, klasičnog modela. elementarne čestice. Ime je dobio po britanskom teoretičaru Peteru Higgsu, koji je predvidio njegovo postojanje 1964. Vjeruje se da su Higgsovi bozoni, kvanti Higgsovog polja, relevantni za temeljna pitanja u fizici. Konkretno, na koncept podrijetla masa elementarnih čestica.
Od 2. do 4. srpnja 2012. niz eksperimenata na sudaraču otkrio je određenu česticu koja se može povezati s Higgsovim bozonom. Štoviše, podaci su potvrđeni mjerenjem i sustavom ATLAS i sustavom CMS. Još uvijek se vode rasprave o tome je li zloglasni Higgsov bozon doista otkriven ili se radi o nekoj drugoj čestici. Činjenica je da je otkriveni bozon najteži ikad otkriven. Za rješavanje temeljnog pitanja pozvani su vodeći svjetski fizičari: Gerald Guralnik, Carl Hagen, Francois Englert i sam Peter Higgs, koji je još 1964. godine teorijski potkrijepio postojanje bozona nazvanog njemu u čast. Nakon analize niza podataka, sudionici studije skloni su vjerovati da je Higgsov bozon doista otkriven.
Mnogi fizičari su se nadali da će proučavanje Higgsovog bozona otkriti “anomalije” koje bi dovele do razgovora o tzv. Nova fizika" Međutim, do kraja 2014. godine obrađen je gotovo cijeli skup podataka akumuliran tijekom prethodne tri godine kao rezultat eksperimenata na LHC-u i nisu identificirana intrigantna odstupanja (s izuzetkom izoliranih slučajeva). Zapravo, pokazalo se da je dvofotonski raspad ozloglašenog Higgsovog bozona, prema istraživačima, “previše standardan”. Međutim, eksperimenti planirani za proljeće 2015. mogli bi iznenaditi znanstveni svijet novim otkrićima.
Ne samo bozon
Potraga za Higgsovim bozonom nije sama po sebi cilj golemog projekta. Znanstvenicima je također važno tragati za novim vrstama čestica koje omogućuju prosuđivanje jedinstvene interakcije prirode u ranoj fazi postojanja Svemira. Znanstvenici sada razlikuju četiri temeljne interakcije prirode: jaku, elektromagnetsku, slabu i gravitacijsku. Teorija sugerira da je u ranim fazama svemira mogla postojati jedna sila. Ako se otkriju nove čestice, ova verzija će biti potvrđena.
Fizičari su također zabrinuti zbog misterioznog porijekla mase čestica. Zašto čestice uopće imaju masu? I zašto oni imaju takve mase a ne drugi? Usput, ovdje uvijek mislimo na formulu E=mc². Svaki materijalni objekt ima energiju. Pitanje je kako to osloboditi. Kako stvoriti tehnologije koje bi omogućile da se iz tvari oslobodi s maksimalnom učinkovitošću? Ovo je danas glavni energetski problem.
Drugim riječima, projekt Large Hadron Collider pomoći će znanstvenicima pronaći odgovore na temeljna pitanja i proširiti znanje o mikrokozmosu, a time i o nastanku i razvoju Svemira.
Doprinos bjeloruskih i ruskih znanstvenika i inženjera stvaranju LHC-a
Tijekom faze izgradnje, europski partneri iz CERN-a obratili su se skupini bjeloruskih znanstvenika s ozbiljnim iskustvom u ovom području da od samog početka projekta sudjeluju u izradi detektora za LHC. S druge strane, bjeloruski znanstvenici pozvali su na suradnju kolege iz Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja iz znanstvenog grada Dubne i drugih ruskih instituta. Stručnjaci su kao jedan tim započeli rad na takozvanom CMS detektoru - "Compact Muon Solenoid". Sastoji se od mnogih složenih podsustava, od kojih je svaki dizajniran za obavljanje specifičnih zadataka, a zajedno osiguravaju identifikaciju i točno mjerenje energija i kutova odlaska svih čestica proizvedenih tijekom sudara protona u LHC-u.
Bjelorusko-ruski stručnjaci također su sudjelovali u stvaranju detektora ATLAS. Ovo je instalacija visoka 20 m koja može mjeriti putanje čestica s visokom točnošću: do 0,01 mm. Osjetljivi senzori unutar detektora sadrže oko 10 milijardi tranzistora. Prioritetni cilj eksperimenta ATLAS je otkrivanje Higgsovog bozona i proučavanje njegovih svojstava.
Bez pretjerivanja, naši su znanstvenici dali značajan doprinos stvaranju detektora CMS i ATLAS. Neke važne komponente proizvedene su u Minskoj tvornici strojeva nazvanoj po. Oktobarska revolucija(MZOR). Konkretno, end-face hadronski kalorimetri za CMS eksperiment. Osim toga, tvornica je proizvodila vrlo složene elemente magnetskog sustava detektora ATLAS. To su veliki predmeti koji zahtijevaju vlasništvo. posebne tehnologije obrada metala i ultraprecizna strojna obrada. Prema riječima CERN-ovih tehničara, narudžbe su izvršene briljantno.
Ne može se podcijeniti ni “doprinos pojedinaca povijesti”. Na primjer, inženjer kandidat tehničkih znanosti Roman Stefanovich odgovoran je za ultrapreciznu mehaniku u projektu CMS. Čak u šali kažu da bez njega CMS ne bi bio izgrađen. Ali ozbiljno, sasvim sigurno možemo reći: bez njega kvalitetno ne bi bili ispoštovani rokovi montaže i puštanja u pogon. Još jedan naš elektroničar, Vladimir Čehovski, koji je prošao na prilično teškom natjecanju, danas otklanja greške u elektronici CMS detektora i njegovih mionskih komora.
Naši znanstvenici sudjeluju kako u lansiranju detektora, tako iu laboratorijskom dijelu, njihovom radu, održavanju i ažuriranju. Znanstvenici iz Dubne i njihovi bjeloruski kolege u potpunosti zauzimaju svoja mjesta u međunarodnoj zajednici fizičara CERN, koja radi na dobivanju novih informacija o dubokim svojstvima i strukturi materije.
Large Hadron Collider (LHC) je akcelerator nabijenih čestica koji će pomoći fizičarima da nauče mnogo više o svojstvima materije nego što se dosad znalo. Akceleratori se koriste za proizvodnju visokoenergetskih nabijenih elementarnih čestica. Rad gotovo svakog akceleratora temelji se na interakciji nabijenih čestica s električnim i magnetska polja. Električno polje izravno vrši rad na čestici, odnosno povećava joj energiju, a magnetsko polje, stvarajući Lorentzovu silu, samo skreće česticu ne mijenjajući joj energiju i postavlja orbitu kojom se čestice kreću.
Sudarač (engleski collide - "sudarati") je akcelerator koji koristi sudarajuće zrake, dizajniran za proučavanje proizvoda njihovih sudara. Omogućuje vam da prenesete visoku kinetičku energiju elementarnim česticama materije, usmjerite ih jedne prema drugima kako biste proizveli sudar.
Zašto "veliki hadron"
Sudarač se naziva velikim, zapravo, zbog svoje veličine. Duljina glavnog akceleratorskog prstena je 26 659 m; hadronski - zbog činjenice da ubrzava hadrone, odnosno teške čestice koje se sastoje od kvarkova.
LHC je izgrađen u istraživačkom centru Europskog vijeća za nuklearna istraživanja (CERN), na granici Švicarske i Francuske, u blizini Ženeve. Danas je LHC najveće eksperimentalno postrojenje na svijetu. Glava ovoga projekt velikih razmjera je britanska fizičarka Lyn Evans, a više od 10 tisuća znanstvenika i inženjera iz više od 100 zemalja sudjelovalo je i nastavlja sudjelovati u izgradnji i istraživanju.
Kratki izlet u povijest
Kasnih 60-ih godina prošlog stoljeća fizičari su razvili tzv. Standardni model. Kombinira tri od četiri temeljne interakcije - jaku, slabu i elektromagnetsku. Gravitacijska interakcija još uvijek se opisuje u terminima opće relativnosti. Naime, danas se temeljne interakcije opisuju s dvije općeprihvaćene teorije: opća teorija relativnosti i standardnog modela.
Vjeruje se da bi standardni model trebao biti dio neke dublje teorije strukture mikrosvijeta, onaj dio koji je vidljiv u eksperimentima na sudaračima na energijama ispod oko 1 TeV (teraelektronvolt). Glavni cilj Large Hadron Collidera je dobiti barem prve naznake što je ta dublja teorija.
Glavni ciljevi sudarača također uključuju otkriće i potvrdu Higgsovog bozona. Ovo otkriće potvrdilo bi standardni model nastanka elementarnih atomske čestice i standardna materija. Kada sudarač radi punom snagom, integritet standardnog modela bit će uništen. Elementarne čestice čija svojstva samo djelomično razumijemo neće moći održati svoj strukturni integritet. Standardni model ima gornju granicu energije od 1 TeV, iznad koje se čestica raspada. Pri energiji od 7 TeV mogle bi se stvoriti čestice s masama deset puta većim od trenutno poznatih.
Tehnički podaci
Očekuje se da će se u akceleratoru sudariti protoni ukupne energije od 14 TeV (odnosno 14 teraelektronvolti ili 14·1012 elektronvolti) u sustavu središta mase upadnih čestica, kao i jezgre olova s energijom od 5 GeV (5·109 elektronvolta) za svaki par nukleona koji se sudaraju.
Sjaj LHC-a tijekom prvih tjedana njegovog rada nije bio veći od 1029 čestica/cm²·s, međutim, nastavlja se stalno povećavati. Cilj je postići nominalni luminozitet od 1,7 × 1034 čestica/cm² s, što je isti red veličine kao luminozitet BaBar (SLAC, SAD) i Belle (KEK, Japan).
Akcelerator se nalazi u istom tunelu koji je prije zauzimao Veliki elektron-pozitronski sudarač, pod zemljom u Francuskoj i Švicarskoj. Dubina tunela je od 50 do 175 metara, a tunelski prsten je nagnut za oko 1,4% u odnosu na površinu zemlje. Za držanje, korekciju i fokusiranje protonskih zraka koriste se 1624 supravodljiva magneta čija ukupna duljina prelazi 22 km. Magneti rade na temperaturi od 1,9 K (−271 °C), što je malo ispod temperature na kojoj helij postaje superfluidan.
BAK detektori
LHC ima 4 glavna i 3 pomoćna detektora:
- ALICE (Eksperiment velikog ionskog sudarača)
- ATLAS (Toroidalni LHC aparat)
- CMS (kompaktni mionski solenoid)
- LHCb (Eksperiment ljepote Velikog hadronskog sudarača)
- TOTEM (Ukupno mjerenje elastičnog i difrakcijskog presjeka)
- LHCf (Veliki hadronski sudarač naprijed)
- MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At LHC).
Prvi od njih je konfiguriran za proučavanje sudara teških iona. Temperatura i gustoća energije nuklearne tvari nastale u ovom slučaju dovoljne su za rađanje gluonske plazme. Interni sustav praćenja (ITS) u ALICE-u sastoji se od šest cilindričnih slojeva silikonskih senzora koji okružuju točku udara i mjere svojstva i precizne položaje čestica koje se pojavljuju. Na taj se način lako mogu detektirati čestice koje sadrže teški kvark.
Drugi je dizajniran za proučavanje sudara između protona. ATLAS je dug 44 metra, promjera 25 metara i težak oko 7000 tona. U središtu tunela sudaraju se snopovi protona, čineći ga najvećim i najsloženijim senzorom te vrste ikada napravljenim. Senzor bilježi sve što se događa tijekom i nakon sudara protona. Cilj projekta je detektirati čestice koje dosad nisu bile registrirane ili detektirane u našem svemiru.
CMS je jedan od dva velika univerzalna detektora čestica u LHC-u. Oko 3600 znanstvenika iz 183 laboratorija i sveučilišta u 38 zemalja podržava rad CMS-a (Slika prikazuje CMS uređaj).
Najdublji sloj je tracker na bazi silicija. Tragač je najveći silikonski senzor na svijetu. Ima 205 m2 silikonskih senzora (otprilike kao površina teniskog terena) sa 76 milijuna kanala. Tragač vam omogućuje mjerenje tragova nabijenih čestica u elektromagnetskom polju.
Na drugoj razini nalazi se elektromagnetski kalorimetar. Hadronski kalorimetar, na sljedećoj razini, mjeri energiju pojedinačnih hadrona proizvedenih u svakom slučaju.
Sljedeći sloj Large Hadron Collider CMS je ogroman magnet. Veliki solenoidni magnet dug je 13 metara i ima promjer od 6 metara. Sastoji se od hlađenih zavojnica izrađenih od niobija i titana. Ovaj ogromni solenoidni magnet radi punom snagom kako bi maksimalno produžio životni vijek čestica solenoidnog magneta.
Peti sloj su mionski detektori i povratni jaram. CMS je dizajniran za istraživanje različite vrste fizike koje bi se mogle detektirati u energetskim LHC sudarima. Neka od ovih istraživanja potvrđuju ili poboljšavaju mjerenja parametara Standardnog modela, dok su mnoga druga u potrazi za novom fizikom.
O Velikom hadronskom sudaraču možete pričati puno dugo. Nadamo se da je naš članak pomogao razumjeti što je LHC i zašto je znanstvenicima potreban.
Neke činjenice o Velikom hadronskom sudaraču, kako i zašto je nastao, čemu služi i kakve potencijalne opasnosti predstavlja za čovječanstvo.
1. Izgradnja LHC-a, odnosno Velikog hadronskog sudarača, zamišljena je još 1984. godine, a započela je tek 2001. godine. 5 godina kasnije, 2006. godine, zahvaljujući naporima više od 10 tisuća inženjera i znanstvenika iz različitih zemalja, počela je izgradnja Veliki hadronski sudarač je dovršen.
2. LHC je najveće eksperimentalno postrojenje na svijetu.
3.
Zašto onda Veliki hadronski sudarač?
Nazvan je velikim zbog svoje velike veličine: duljina glavnog prstena duž kojeg se voze čestice je oko 27 km.
Hadronski - budući da instalacija ubrzava hadrone (čestice koje se sastoje od kvarkova).
Collider - zbog ubrzanja u suprotan smjer snopovi čestica koje se međusobno sudaraju na posebnim točkama.
4. Čemu služi Veliki hadronski sudarač? LHC je vrhunski istraživački centar u kojem znanstvenici provode eksperimente s atomima, sudarajući se iona i protona međusobno ogromnom brzinom. Znanstvenici se nadaju da će pomoću istraživanja podići veo s misterija podrijetla svemira.
5. Projekt je znanstvenu zajednicu koštao astronomski iznos - 6 milijardi dolara. Inače, Rusija je na LHC delegirala 700 stručnjaka koji i danas rade. Narudžbe za LHC donijele su ruskim poduzećima oko 120 milijuna dolara.
6. Bez sumnje, glavno otkriće LHC-a je otkriće 2012. Higgsovog bozona, ili kako ga još nazivaju “Božje čestice”. Higgsov bozon je posljednja karika u Standardnom modelu. Drugi značajan događaj u Bak'eu bilo je postizanje rekordne energije sudara od 2,36 teraelektronvolta.
7. Neki znanstvenici, uključujući i one u Rusiji, vjeruju da će zahvaljujući velikim eksperimentima u CERN-u (Europska organizacija za nuklearna istraživanja, gdje se zapravo nalazi sudarač), znanstvenici moći izgraditi prvi vremenski stroj na svijetu. Ipak, većina znanstvenika ne dijeli optimizam svojih kolega.
8. Glavna zabrinutost čovječanstva oko najsnažnijeg akceleratora na planeti temelji se na opasnosti koja prijeti čovječanstvu kao rezultat formiranja mikroskopskih crnih rupa sposobnih zarobiti okolnu materiju. Postoji još jedna potencijalna i iznimno opasna prijetnja - pojava traka (izvedeno od Strange Droplet), koje su, hipotetski, sposobne sudariti se s jezgrom atoma, formirajući sve više traka, transformirajući materiju cijelog Svemira. Međutim, većina najuglednijih znanstvenika kaže da je takav ishod malo vjerojatan. Ali teoretski moguće
9. Godine 2008. CERN su tužila dva stanovnika države Hawaii. Optužili su CERN da nemarom pokušava iskorijeniti čovječanstvo, tražeći sigurnosna jamstva od znanstvenika.
10. Veliki hadronski sudarač nalazi se u Švicarskoj u blizini Ženeve. U CERN-u postoji muzej u kojem se posjetiteljima jasno objašnjavaju principi rada sudarača i zašto je izgrađen.
11 . I za kraj, mala zabavna činjenica. Sudeći po upitima u Yandexu, mnogi ljudi koji traže informacije o Velikom hadronskom sudaraču ne znaju kako pravilno napisati naziv akceleratora. Na primjer, pišu "andronic" (a ne samo da pišu, što vrijede izvještaji NTV-a s njihovim andronic kolajderom), ponekad pišu "android" (Carstvo uzvraća udarac). U buržoaskom internetu također ne zaostaju i umjesto “hadron” u tražilicu upisuju “hardon” (na pravoslavnom engleskom hard-on - tvrdi). Zanimljiva varijanta pisanja na bjeloruskom je "Vyaliki gadronny paskaralnik", što se prevodi kao "Veliki akcelerator gadronija".
Hadronski sudarač. Fotografija
Kako radi Veliki hadronski sudarač
LHC akcelerator radit će na temelju efekta supravodljivosti, tj. sposobnost određenih materijala da provode struju bez otpora ili gubitka energije, obično na vrlo niskim temperaturama. Da bi se zraka čestica održala na kružnoj stazi, potrebna su jača magnetska polja od onih koja su se prije koristila u drugim CERN akceleratorima.
Large Hadron Collider, protonski akcelerator izgrađen u Švicarskoj i Francuskoj, nema analoga u svijetu. Ova 27 km duga prstenasta struktura izgrađena je na dubini od 100 metara.
U njemu se pomoću 120 snažnih elektromagneta na temperaturi blizu apsolutne nule - minus 271,3 stupnja Celzijusa, planira ubrzati sudarajuće zrake protona do brzine bliske brzini svjetlosti (99,9 posto).Međutim, na brojnim mjestima njihove rute će se križati, što će omogućiti protonima da se sudare. Nekoliko tisuća supravodljivih magneta će voditi čestice.Kada ima dovoljno energije, čestice će se sudarati, stvarajući tako model Velikog praska.Tisuće senzora zabilježit će trenutak sudara. Posljedice sudara protona postat će glavni predmet proučavanja svijeta. [ http://dipland.ru /Cybernetics/Large_andron_collider_92988]
Tehnički podaci
Akcelerator bi trebao sudarati protone ukupne energije od 14 TeV (odnosno 14 tera elektron-volt odnosno 14·1012 elektronvolta) usustav centra mase upadne čestice, kao i jezgre voditi s energijom od 5 GeV (5 109 elektron volti) za svaki par sudara nukleoni Početkom 2010. god LHC je već malo nadmašio dosadašnjeg rekordera u energiji protona - proton-antiprotonski sudarač Tevatron , koji je do kraja 2011. radio uNacionalni akceleratorski laboratorij. Enrico Fermi(SAD ). Unatoč činjenici da je postavljanje opreme u tijeku godinama i još nije dovršeno, LHC je već postao akcelerator čestica s najvećom energijom na svijetu, nadmašujući energiju drugih sudarača za red veličine, uključujući Relativistički sudarač teških iona RHIC, djeluje u Laboratorij Brookhaven(SAD).
Detektori
LHC ima 4 glavna i 3 pomoćna detektora:
· ALICE (Eksperiment velikog ionskog sudarača)
ATLAS (Toroidalni LHC aparat)
CMS (kompaktni mionski solenoid)
LHCb (Eksperiment ljepote Velikog hadronskog sudarača)
TOTEM (Ukupno mjerenje elastičnog i difrakcijskog presjeka)
LHCf (Veliki hadronski sudarač naprijed)
MOEDAL (Monopol i detektor egzotike na LHC-u).
ATLAS, CMS, ALICE, LHCb su veliki detektori smješteni oko točaka sudara zraka. Detektori TOTEM i LHCf su pomoćni, smješteni na udaljenosti od nekoliko desetaka metara od točaka sjecišta zraka koje zauzimaju detektori CMS odnosno ATLAS, a koristit će se zajedno s glavnima.
CMS detektor
ATLAS i CMS detektori su detektori opće namjene dizajnirani za traženje Higgsovog bozona i posebno "nestandardne fizike" tamna tvar , ALICE - za učenjekvark-gluonska plazma u sudarima teških iona olova, LHCb - za istraživanje fizikeb-kvarkovi , što će nam omogućiti da bolje razumijemo razlike između materije i antimaterije , TOTEM - dizajniran za proučavanje raspršenja čestica pod malim kutovima, poput onoga što se događa tijekom bliskih letova bez sudara (tzv. čestice koje se ne sudaraju, čestice naprijed), što omogućuje točnije mjerenje veličine protona, kao i kontrolirati luminoznost sudarača, i, konačno, LHCf - za istraživanjekozmičke zrake , modelirano korištenjem istih čestica koje se ne sudaraju.
Uz rad LHC-a povezan je i sedmi, prilično beznačajan u smislu proračuna i složenosti, detektor (eksperiment) MoEDAL, dizajniran za traženje sporo pokretnih teških čestica.
Tijekom rada sudarača, sudari se odvijaju istovremeno na sve četiri točke sjecišta snopova, bez obzira na vrstu ubrzanih čestica (protoni ili jezgre). U ovom slučaju svi detektori istovremeno prikupljaju statistiku.
Potrošnja energije
Tijekom rada kolajdera procijenjena potrošnja energije bit će 180 M W . Ukupna procijenjena potrošnja energije CERN za 2009. godinu, uzimajući u obzir operativni sudarač - 1000 GWh, od čega će 700 GWh otpada na akcelerator. Ovi troškovi energije iznose oko 10% ukupne godišnje potrošnje energijeŽenevski kanton . Sam CERN ne proizvodi energiju, ima samo rezervudizel generatori.[ http://ru.wikipedia.org/wiki/ ]
Možda će za nekoliko godina Internet ustupiti mjesto novoj, dubljoj integraciji udaljenih računala, omogućujući ne samo daljinski prijenos informacija koje se nalaze u različitim dijelovima svijeta, već i automatsku upotrebu udaljenih računalnih resursa. U vezi s lansiranjem Velikog hadronskog sudarača, CERN već nekoliko godina radi na stvaranju takve mreže.
Dugo je udžbenička činjenica da je Internet (ili ono što se naziva web) izumljeno u Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN). Oko natpisa "World Wide Web nastao je u ovim hodnicima" u jednom od običnih hodnika obične zgrade CERN-a tijekom dana otvorena vrata uvijek ima gomile promatrača. Sada Internet za svoje praktične potrebe koriste ljudi diljem svijeta, a u početku je stvoren kako bi znanstvenici koji rade na istom projektu, ali smješteni na različitim dijelovima planeta, mogli međusobno komunicirati, dijeliti podatke, objavljivati informacije kojima se može pristupiti kako bi se dobio pristup na daljinu.
GRID sustav se razvija u CERN-u (na engleskom grid - rešetka, mreža) je još jedan korak naprijed, nova faza u integraciji korisnika računala.
Ne samo da omogućuje objavljivanje podataka koji se nalaze negdje drugdje na planetu, već i korištenje resursa udaljenog stroja bez napuštanja mjesta.
Naravno, obična računala nemaju posebnu ulogu u pružanju računalne snage, pa je prva faza integracije povezivanje svjetskih superračunalnih centara.
Stvaranje ovog sustava potaknuo je Veliki hadronski sudarač. Iako se GRID već koristi za mnoštvo drugih zadataka, bez sudarača on ne bi postojao, i obrnuto, bez GRID-a je nemoguća obrada rezultata rada sudarača.
Ljudi koji rade u LHC kolaboracijama nalaze se u različitim dijelovima svijeta. Poznato je da na ovom uređaju ne rade samo Europljani, već i svih 20 zemalja – službenih sudionica CERN-a, ukupno oko 35 zemalja. Teoretski, kako bi se osigurao rad LHC-a, postojala je alternativa GRID-u - proširenje vlastitih računalnih resursa CERN-ovog računalnog centra. Ali resursi koji su bili dostupni u trenutku postavljanja problema bili su potpuno nedostatni za simulaciju rada akceleratora, pohranjivanje podataka iz njegovih eksperimenata i njihovu znanstvenu obradu. Stoga bi računalni centar bilo potrebno vrlo značajno obnoviti i modernizirati, nabaviti dodatna računala i pohranu podataka. Ali to bi značilo da bi sva sredstva bila koncentrirana u CERN-u. To nije bilo baš prihvatljivo za zemlje udaljene od CERN-a. Naravno, nisu bili zainteresirani za sponzoriranje resursa koje bi bilo vrlo teško koristiti i radije su bili skloni povećati svoj računalni i strojni potencijal. Stoga se rodila ideja da se resursi koriste tamo gdje jesu.
Ne pokušavajte sve koncentrirati na jednom mjestu, već kombinirajte ono što već postoji na različitim dijelovima planeta.
Mnogi obični stanovnici planeta postavljaju sebi pitanje zašto je potreban Veliki hadronski sudarač. Većini neshvatljiva znanstvena istraživanja u koja su potrošene mnoge milijarde eura izazivaju oprez i zabrinutost.
Možda ovo uopće nije istraživanje, već prototip vremenskog stroja ili portala za teleportaciju vanzemaljskih bića koji mogu promijeniti sudbinu čovječanstva? Kruže najfantastičnije i najstrašnije glasine. U ovom ćemo članku pokušati razumjeti što je hadronski sudarač i zašto je stvoren.
Ambiciozan projekt za čovječanstvo
Veliki hadronski sudarač trenutno je najsnažniji akcelerator čestica na planetu. Nalazi se na granici Švicarske i Francuske. Točnije, ispod njega: na dubini od 100 metara nalazi se prstenasti tunel akceleratora dug gotovo 27 kilometara. Vlasnik eksperimentalne lokacije, vrijedne više od 10 milijardi dolara, je Europski centar za nuklearna istraživanja.
Ogromne količine resursa i tisuće nuklearnih fizičara zauzeti su ubrzavanjem protona i teških iona olova do brzina bliskih svjetlosti u različitim smjerovima, a zatim ih razbijaju jedne o druge. Rezultati izravnih interakcija pomno se proučavaju.
Prijedlog za stvaranje novog akceleratora čestica došao je još 1984. godine. Desetak godina vode se razne rasprave o tome kakav će biti hadronski sudarač, zašto je potreban takav veliki istraživački projekt. Tek nakon rasprave o pitanjima značajki tehničko rješenje i potrebnih instalacijskih parametara, projekt je odobren. Izgradnja je započela tek 2001. godine, a za smještaj je korišten bivši akcelerator čestica - Large Electron-Positron Collider.
Zašto nam je potreban Veliki hadronski sudarač?
Međudjelovanje elementarnih čestica opisuje se na različite načine. Teorija relativnosti je u sukobu s kvantnom teorijom polja. Karika koja nedostaje u postizanju jedinstvenog pristupa strukturi elementarnih čestica je nemogućnost stvaranja teorije kvantne gravitacije. Zbog toga je potreban hadronski sudarač velike snage.
Ukupna energija sudara čestica je 14 teraelektronvolti, što ovaj uređaj čini značajno snažnijim akceleratorom od bilo kojeg postojećeg u svijetu danas. Provodeći eksperimente koji su dosad bili nemogući iz tehničkih razloga, znanstvenici će najvjerojatnije uspjeti dokumentirati ili opovrgnuti postojeće teorije o mikrosvijetu.
Proučavanje kvark-gluonske plazme nastale tijekom sudara olovnih jezgri omogućit će izgradnju naprednije teorije jakih interakcija, koje mogu radikalno promijeniti nuklearnu fiziku i zvjezdani prostor.
Higgsov bozon
Davne 1960. godine škotski fizičar Peter Higgs razvio je Higgsovu teoriju polja, prema kojoj su čestice koje ulaze u ovo polje podložne kvantnim efektima, koji se u fizičkom svijetu mogu promatrati kao masa objekta.
Ako tijekom eksperimenata bude moguće potvrditi teoriju škotskog nuklearnog fizičara i pronaći Higgsov bozon (kvant), onda bi ovaj događaj mogao postati nova polazna točka za razvoj stanovnika Zemlje.
A otkrivene kontrole gravitacije višestruko će premašiti sve vidljive izglede za razvoj tehnološkog napretka. Štoviše, napredne znanstvenike više ne zanima prisutnost samog Higgsovog bozona, već proces razbijanja elektroslabe simetrije.
Kako radi
Do eksperimentalne čestice dostigle brzinu nezamislivu za površinu, gotovo jednaku u vakuumu, postupno se ubrzavaju, svaki put povećavajući energiju.
Linearni akceleratori najprije ubrizgavaju ione olova i protone, koji se zatim podvrgavaju postupnom ubrzavanju. Čestice kroz booster ulaze u protonski sinkrotron, gdje dobivaju naboj od 28 GeV.
U sljedećoj fazi čestice ulaze u super-sinkrotron, gdje im se energija naboja povećava na 450 GeV. Dostigavši takve pokazatelje, čestice padaju u glavni višekilometarski prsten, gdje na posebno lociranim mjestima sudara detektori detaljno bilježe trenutak udara.
Uz detektore koji mogu zabilježiti sve procese tijekom sudara, koristi se 1625 supravodljivih magneta koji drže hrpe protona u akceleratoru. Njihova ukupna dužina prelazi 22 kilometra. Posebno dizajniran za postizanje temperature od −271 °C. Cijena svakog takvog magneta procjenjuje se na milijun eura.
Cilj opravdava sredstva
Za izvođenje takvih ambicioznih eksperimenata izgrađen je najjači hadronski sudarač. Mnogi znanstvenici s neskrivenim oduševljenjem govore čovječanstvu zašto je potreban znanstveni projekt vrijedan više milijardi dolara. Istina, u slučaju novog znanstvena otkrića, najvjerojatnije će biti visoko povjerljivi.
Možete čak reći sigurno. To potvrđuje cjelokupna povijest civilizacije. Kad je izumljen kotač, čovječanstvo je ovladalo metalurgijom - halo, oružje i oružje!
Sva najmodernija dostignuća danas postaju vlasništvo vojno-industrijskih kompleksa razvijenih zemalja, ali ne i cijelog čovječanstva. Kad su znanstvenici naučili razdvojiti atom, što je bilo prvo? Nuklearni reaktori koji daju električnu energiju, međutim, nakon stotina tisuća smrti u Japanu. Stanovnici Hirošime bili su jasno protiv znanstvenog napretka, koji je njima i njihovoj djeci oduzeo sutrašnjicu.
Tehnički razvoj izgleda kao ruganje ljudima, jer će se ljudi u njemu ubrzo pretvoriti u najslabiju kariku. Prema teoriji evolucije, sustav se razvija i jača, rješavajući se svojih slabih točaka. Moglo bi se uskoro pokazati da više nećemo imati mjesta u svijetu unapređenja tehnologije. Stoga pitanje "zašto je baš sada potreban Veliki hadronski sudarač" zapravo nije pusta znatiželja, jer je uzrokovano strahom za sudbinu cijelog čovječanstva.
Pitanja na koja nema odgovora
Zašto nam treba veliki hadronski sudarač ako milijuni ljudi na planetu umiru od gladi i neizlječivih, a ponekad i izlječivih bolesti? Hoće li on pomoći nadvladati ovo zlo? Zašto čovječanstvu treba hadronski sudarač, koji usprkos svom razvoju tehnologije već stotinjak godina ne može naučiti kako se uspješno boriti protiv raka? Ili je možda jednostavno isplativije pružati skupe medicinske usluge nego pronaći način za ozdravljenje? S obzirom na trenutni svjetski poredak i etički razvoj, samo nekolicina predstavnika ljudske rase zaista treba veliki hadronski sudarač. Zašto je to potrebno cjelokupnom stanovništvu planete koje vodi neprekidnu bitku za pravo na život u svijetu bez napada na bilo čiji život i zdravlje? Povijest o tome šuti...
Zabrinutost znanstvenih kolega
Postoje i drugi predstavnici znanstvene zajednice koji su izrazili ozbiljnu zabrinutost za sigurnost projekta. Postoji velika vjerojatnost da znanstveni svijet u svojim eksperimentima, zbog svog ograničenog znanja, može izgubiti kontrolu nad procesima koji nisu niti dobro proučeni.
Ovakav pristup podsjeća na laboratorijske pokuse mladih kemičara – pomiješajte sve i pogledajte što će se dogoditi. Posljednji primjer mogao bi završiti eksplozijom u laboratoriju. Što ako takav "uspjeh" zadesi hadronski sudarač?
Zašto Zemljani trebaju neopravdani rizik, pogotovo jer eksperimentatori ne mogu s potpunim povjerenjem reći da procesi sudara čestica, koji dovode do stvaranja temperatura 100 tisuća puta viših od temperature naše zvijezde, neće izazvati lančanu reakciju cijele tvari planeta?! Ili će jednostavno nazvati nešto što može fatalno pokvariti odmor u planinama Švicarske ili Francuske rivijere...
Informacijska diktatura
Zašto je potreban Veliki hadronski sudarač kada čovječanstvo ne može riješiti manje složene probleme? Pokušaj potiskivanja alternativnog mišljenja samo potvrđuje mogućnost nepredvidivosti razvoja događaja.
Vjerojatno, tamo gdje se čovjek prvi put pojavio, bila mu je svojstvena ova dvojna osobina - činiti dobro i štetiti sebi u isto vrijeme. Možda će nam otkrića koja će nam dati hadronski sudarač dati odgovor? Zašto je bio potreban ovaj riskantan eksperiment, odlučit će naši potomci.
