2008-09-10: Ruszył Wielki Zderzacz Hadronów

środa, 10 września 2008

Pierwsza wiązka cząstek przeszła przez cały obwód Wielkiego Zderzacza Hadronów – nowego akceleratora, umiejscowionego w CERN pod Genewą.

Dzisiaj fizycy uruchomili w ośrodku badań CERN pod Genewą długi na 27 km akcelerator cząsteczek zwany Wielki Zderzacz Hadronów (w skrócie: LHC z ang. Large Hadron Collider).

LHC to kołowy akcelerator cząstek elementarnych, znajdujący się w ośrodku badawczym CERN pod Genewą. LHC znajduje się w specjalnym kolistym tunelu, 100 metrów pod ziemią. Tunel w kształcie torusa tworzy okrąg o średnicy około 9 km i długości ok. 27 km. Kiedy urządzenie przejdzie pomyślnie wszystkie testy, będą w nim przyspieszane dwie przeciwbieżne wiązki cząstek, najczęściej protonów.

LHC to największe na świecie urządzenie badawcze. Jest to kołowy akcelerator cząstek elementarnych, znajdujący się w specjalnym kolistym tunelu, 100 metrów pod ziemią. LHC wyposażony jest w prawie dwa tysiące elektromagnesów, schładzanych ciekłym helem, utrzymujących wiązkę na torze.

Do pomiarów zaprojektowane są detektory cząstek elementarnych.

Jak wyjaśnił kierownik grupy warszawskich naukowców, uczestniczących w budowie i wykorzystaniu jednego z detektorów, prof. Jan Królikowski z Uniwersytetu Warszawskiego, detektory są w istocie największymi mikroskopami, jakie kiedykolwiek zbudowano.

Nazwa detektora, w którego budowie od początku uczestniczył profesor Królikowski, to Zwarty Solenoid Mionowy (CMS z ang. Compact Muon Solenoid) - wskazuje na zadanie, jakie będzie spełniał. Zadaniem CMS będzie możliwie najdokładniejsze zarejestrowanie torów lotu i pędów pojawiających się po zderzeniu mionów, choć detektor zapewni też doskonały pomiar innych cząstek jak elektronów, mezonów pi czy K, kwantów gamma itp. Właśnie zaobserwowanie mionów, zachowujących się w określony sposób, będzie świadczyło o powstaniu ciekawego, być może nieznanego do tej pory zjawiska - tłumaczył Królikowski.

Chociaż detektor CMS ma rejestrować pęd i tor lotu mionów, które są milion razy mniejsze od atomu, to sam jest bardzo okazałym narzędziem badawczym. Podobnie jak drugi z detektorów ogólnego przeznaczenia - ATLAS, który będzie wykorzystywany w CERN. Ma on rozmiar sześciopiętrowej kamienicy. Skrót ATLAS rozszyfrowuje się - A Toroidal LHC AparatuS (ang. Toroidalna Aparatura Przy LHC). Jak wyjaśnił biorący udział w eksperymencie z udziałem ATLAS-a prof. Piotr Malecki, będzie on - podobnie jak CMS - nastawiony na potwierdzenie istnienia nieznanych dotąd cząstek. Wygląda jak leżący walec o średnicy ok. 26 m i długości ok. 45 m. Waży ok. 7 tys. ton. Budowa ATLAS-a zajęła blisko dwadzieścia lat.

Pierwsze uruchomienie LHC przy wiązce o energii 0.45 TeV jest częścią testów synchronizacji LHC z Supersynchrotronem Protonowym (SPS z ang. Super Proton Synchrotron). Pierwsza wiązka cząstek przeszła przez cały obwód akceleratora. Wiązka protonów została przeprowadzona zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Wiązka okrążyła akcelerator jeden raz. Jej prędkość była bliska prędkości z jaką rozchodzi się światło w próżni, czyli niemal 300 tysięcy km/sek.

Przejście przez akcelerator pierwszej wiązki oznacza koniec dwudziestokilkuletniej budowy akceleratora i rozpoczęcie eksperymentów naukowych.

Podczas eksperymentów w akceleratorze będą przyspieszane dwie przeciwbieżne wiązki cząstek, najczęściej protonów. W odpowiednim momencie wiązki zostaną skierowane na siebie i zacznie dochodzić do ich zderzeń. Te właśnie zderzenia będą przedmiotem badań fizyków.

Ich obserwacja umożliwi lepsze poznanie budowy materii i początków wszechświata. Pozwoli odpowiedzieć na niektóre pytania, np. na pytanie czy istnieje cząstka Higgsa.

Doświadczenia mają m.in. wyjaśnić dlaczego we wszechświecie nie ma antymaterii i dadzą odpowiedź na pytanie, czym jest i z czego składa się ciemna materia stanowiąca 95% wszechświata.

Eksperymenty te mogą przynieść materialne, wymierne korzyści. Historia fizyki pokazuje, że każde przełomowe odkrycie w tej dziedzinie przynosiło także wielki przełom technologiczny i cywilizacyjny - poczynając od zabaw Faradaya drucikami i magnesikami, bez których nie mielibyśmy ani elektroniki, ani urządzeń elektrycznych.

Być może badania w CERN popchną na właściwy tor lub dadzą iskrę do dalszych rozwiązań nad kontrolowaną reakcją jądrową w urządzeniach takich jak tokamak lub ITER.

Badania popchną do przodu technologię aż do granic możliwości. Przykładem z przeszłości może być opracowanie technologii stron internetowych www. Ta idea powstała w CERN jako konsekwencja potrzeby komunikacji między fizykami.

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Wielki Zderzacz Hadronów

Czytaj też

Wywiad ze współtwórcą World Wide Web, Robertem Cailliau

Zobacz artykuł w Wikipedii na temat:
2008-09-10: Ruszył Wielki Zderzacz Hadronów

Źródła

Eksperyment w ośrodku CERN – wp.pl, 10 września 2008
Ruszył największy eksperyment w dziejach ludzkości – onet.pl, 10 września 2008