hrvatski

LHC započinje s radom u svibnju 2008.

CERN je objavio da će Veliki hadronski sudarivač (LHC) početi s radom u svibnju 2008. godine, a sudari pri punoj energiji će početi u ljeto 2008. godine. CERN je kratica za Europsku organizaciju za nuklearna istraživanja (eng. European Organization for Nuclear Research, fr. Organisation européenne pour la recherche nucléaire) i najveći je svjetski laboratorij za fiziku čestica. Nalazi se sjeverozapadno od Ženeve na granici Švicarske i Francuske, a osnovan je 1954. godine kao Europsko vijeće za nuklearna istraživanja (fr. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). S početnih 12 zemalja članica, danas ima 20 zemalja članica (Hrvatska nije član, ali ima fizičare koji su aktivno uključeni u istraživanja) i glavna funkcija mu je omogućiti eksperimentalna i teorijska istraživanja na području fizike visokih energija i fizike elementarnih čestica. Ima oko 2600 zaposlenika, a oko 8000 znanstvenika i inženjera s 500 sveučilišta iz 80 zemalja radi na raznim eksperimentima koji se provode na nekoliko ubrzivača čestica unutar CERN-a. Zanimljivost je kako je www (World Wide Web) počeo na CERN-u kao projekt ENQUIRE 1990. godine, a prva web stranica je došla on-line 1991. godine. Veliki hadronski sudarivač (eng. Large Hadron Collider, LHC) će biti najveći svjetski ubrzivač i sudarivač čestica, a njegova izgradnja je započela u CERN-u 2001. godine. Hadroni su složene čestice koje se sastoje od elementarnijih čestica kvarkova. Dijele se u dvije grupe: barione (koji se satoje od tri kvarka) i mezone (koji se sastoje od kvarka i antikvarka). Poznati primjeri bariona su proton i neutron koji čine jezgre atoma. LHC će ubrzavati i sudarati dva snopa protona stopom od milijardu sudara po sekundi, a protoni u svakom snopu će imati energiju 7 TeV (teraelektronvolti, 1 TeV = 1012 eV, 1 eV = 1.6 • 10-19 J) što će davati energiju sudara od 14 TeV (vježba: izračunajte pripadnu brzinu protona.) LHC se nalazi unutar podzemnog kružnog tunela dužine 27 kilometara koji služi za ubrzavanje čestica, a sastoji se od dvije cijevi koje sadrže snopove protona. Unutar svake cijevi protoni putuju u suprotnom smjeru, a ubrzavaju se snažnim supravodljivim magnetima hlađenim tekućim helijem temperature 4.2 K (-269 °C). Snopovi se dodatnim magnetima križaju na četiri mjesta gdje dolazi do sudara pri čemu se oslobađa ogromna količina energije od koje nastaju mnoge druge elementarne i složene čestice. Pomoću posebnih detektora fizičari će proučavati novonastale čestice i njihova međudjelovanja kako bi testirali postojeće fizikalne teorije, a vjerojatno otkrili i nove. Treba reći kako je LHC nasljednik LEP-a (eng. Large Electron-Positron Collider), ranijeg ubrzivača i sudarivača čestica koji je radio od 1989. do 2000. godine, a koristio je isti tunel. Osim korištenja protona umjesto elektrona i pozitrona (antielektrona), glavna razlika LHC-a u odnosu na LEP je ugradnja jačih supravodljivih magneta umjesto običnih magneta te ugradnja šest potpuno novih i naprednijih detektora čestica (najveći od njih, ATLAS, bit će promjera 25 metara, dužine 46 metara i težine 7000 tona.) Detektori će proizvoditi računalne podatke brzinom od skoro 2 GB po sekundi! Ukupna cijena izgradnje LHC-a će iznositi 6.3 milijarde eura! Koju fiziku će proučavati LHC? S energijom od 14 TeV i stopom sudara od milijardu po sekundi LHC će istraživati unutranju strukturu tvari na skali koja je red veličine (10 puta) manja od dosada istraživanih. Eksperimentalni rezultati na dosadašnjim udaljenostima i energijama su doveli do teorijskog opisa tvari (materije) koji je poznat kao Standardni model, a uključuje tri od četiri međudjelovanja (sile) u fizici: elektromagnetsko, jako nuklearno i slabo nuklearno (bez gravitacije). Ipak, opis pomoću Standardnog modela je nepotpun te ostavlja neodgovorenim mnoga fundamentalna (temeljna) pitanja kao npr. zašto neke čestice imaju masu, a druge nemaju, zašto postoje male razlike u svojstvima materije i antimaterije te mogu li se sva četiri međudjelovanja ujediniti. Standardni model također ne daje odgovor na neka važna kozmološka pitanja kao što je priroda tamne tvari i tamne energije. Glavno predviđanje Standardnog modela i njegov glavni sastojak je postojanje tzv. Higgsove čestice. Higgsova čestica dosada nije opažena, a nužna je za objašnjenje mase ostalih čestica (kvarkova, elektrona i dr.) U stvarnom svijetu samo dvije čestice nemaju masu: foton (prijenosnik elektromagnetskog međudjelovanja) i gluon (prijenosnik jakog nuklearnog međudjelovanja). Većina fizičara smatra kako Higgsova čestica ima takvu masu da bi je LHC trebao otkriti. Ako se to dogodi, bit će to velika potvrda Standardnog modela, a ako se ne dogodi bit će to znak postojanja fizike izvan Standardnog modela, što bi moglo pokrenuti pravu revoluciju u fizici čestica. Već sada postoje mnoge teorije koje idu izvan Standardnog modela, a LHC bi mogao reći štošta o ispravnostima tih teorija. Jedna od njih je suprasimetrija koja postulira da za svaku česticu postoji još jedna čestica, tzv. suprasimetrični partner, i to tako da fermioni (čestice polucjelobrojnog spina ) imaju partnere bozone (čestice cjelobrojnog spina) i obrnuto. Na taj način bi fermioni elektron, neutrino i kvark imali bozonske suprasimetrične partnere koji se zovu selektron, sneutrino i skvark. S druge strane, bozoni gluon i foton bi imali fermionske suprasimetrične partnere koji se zovu gluino i fotino. Mase suprasimetričnih čestica bi mogle biti na granici onog što će biti moguće opaziti LHC-om i većina tih čestica bi trebala biti nestabilna, tj. raspadati se u druge lakše čestice. U mnogim teorijskim modelima najlakša suprasimetrična čestica je stabilna i idealan kandidat za tamnu tvar u Svemiru. Druge teorije koje izlaze izvan Standardnog modela predviđaju postojanje dodatnih dimenzija. Očito, naš prostor je trodimenzionalan, ali dodatne dimenzije bi mogle biti uvijene na tako malim udaljenostima da dosada nisu mogle biti opažene. Dodatne dimenzije dobivaju potporu i u teoriji struna (eng. string) koja zapravo zahtijeva njihovo postojanje. Prema nekim varijantama teorije struna gravitacija je vrlo jaka uz male dodatne dimenzije i LHC bi stoga mogao proizvesti mikroskopske crne rupe. Te crne rupe bi, međutim, vrlo brzo isparile posredstvom Hawkingovog zračenja. LHC bi također mogao objasniti ili barem dati naznake objašnjenja zašto u Svemiru materija dominira nad antimaterijom, pitanje koje Standardni model isto ne može u potpunosti razriješiti. Prve konkretne rezultate vrlo komplicirane analize podataka dobivenih radom LHC-a možemo očekivati oko 2010. godine. Najvažniji rezultat bi bio otkriće Higgsove čestice, tj. postoji li ona i ako postoji kolika je njezina masa. No, LHC bi mogao dati i dokaze postojanja suprasimetričnih čestica i dodatnih dimenzija, a također bi mogao dati indicije zašto materija dominira nad antimaterijom te koja je priroda tamne tvari. LHC ima potencijal revolucionizirati fiziku čestica i za nekoliko godina bismo trebali znati kojim smjerom će ta revolucija ići. U svakom slučaju, LHC i uređaji koji će ga naslijediti predstavljaju pravi izazov za nove generacije fizičara i matematičara!

Veliki hadronski sudarač

nije evidentirano