A nagy hadroncsatorna (LHC) a modern részecskefizika csodája, amely lehetővé tette a kutatók számára, hogy bemélyítsék a valóság mélységét. Ennek eredete egészen 1977-ig nyúlik vissza, amikor Sir John Adams, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) volt igazgatója egy földalatti alagút építését javasolta, amelybe egy részecskegyorsító képes beépíteni, amely rendkívül nagy energiák elérésére képes. Thomas Schörner-Sadenius fizikus 2015. évi története.
A projektet húsz évvel később, 1997-ben hivatalosan jóváhagyták, és az építkezés egy 16,5 mérföld hosszú (27 kilométeres) gyűrűn kezdődött, amely áthaladt a francia-svájci határ alatt és képes a részecskéknek a fénysebesség 99,99 százalékáig történő felgyorsítására és összetörésére. együtt. A gyűrűn belül 9 300 mágnes irányítja a töltött részecskék csomagokat két ellentétes irányba másodpercenként 11 245-szer, végül összehozva őket egy fej-ütközéshez. A létesítmény másodpercenként mintegy 600 millió ütközést képes kiváltani, hihetetlen mennyiségű energiát és egy-egy időnként egzotikus és soha nem látott nehéz részecskéket bocsátva ki. Az LHC 6,5-szer nagyobb energiával működik, mint az előző rekordot tartalmazó részecskegyorsító, a Fermilab leszerelt Tevatronja az Egyesült Államokban.
Az LHC építése összesen 8 milliárd dollárba került, amelyből 531 millió dollár származott az Egyesült Államokból. Több mint 8000 tudós 60 különféle országból működik együtt a kísérletekben. A gázpedál először 2008. szeptember 10-én kapcsolta be a gerendákat, és az eredeti tervezési intenzitásának csupán tízmilliárd részén ütközött össze a részecskékkel.
A működés megkezdése előtt néhányan attól tartottak, hogy az új atom-összetörő elpusztítja a Földet, valószínűleg azáltal, hogy minden fogyasztó fekete lyukat létrehoz. De minden tisztelt fizikus kijelenti, hogy az ilyen aggodalmak megalapozatlanok.
"Az LHC biztonságos, és minden olyan javaslat, amely veszélyt jelenthet, pusztán kitalálás" - mondta Robert Aymar, a CERN főigazgatója a LiveScience-nek a múltban.
Ez nem azt jelenti, hogy a létesítmény nem lenne potenciálisan káros, ha helytelenül használják. Ha kézzel beragadnánk a gerendaba, amely a mozgásban lévő repülőgép-hordozó energiáját egy milliméternél kisebb szélességre fókuszálja, egy lyukat képezne át rajta, és az alagútban lévő sugárzás meg fog ölni.
Úttörő kutatás
Az elmúlt 10 évben az LHC összetörte az atomokat két fő kísérlete, az ATLAS és a CMS számára, amelyek az adatokat külön kezelik és elemzik. Ennek célja annak biztosítása, hogy egyik együttműködés sem befolyásolja a másikot, és hogy mindegyik ellenőrizze testvére kísérletét. Az eszközök több mint 2000 tudományos munkát készítettek az alapvető részecskefizika számos területén.
2012. július 4-én a tudományos világ zavart lélegzettel figyelte, ahogyan az LHC kutatói bejelentették a Higgs-bozon felfedezését, az öt évtizeddel ezelőtt alkalmazott elmélet utolsó puzzle elemét, a fizika standard modelljét. A standard modell megpróbálja számolni az összes ismert részecskét és erőt (a gravitáció kivételével) és azok kölcsönhatásait. 1964-ben Peter Higgs brit fizikus írt egy papírt a részecskéről, amely ma a nevét viseli, és elmagyarázta, hogy a tömeg hogyan alakul ki az univerzumban.
A Higgs valójában egy olyan mező, amely áthatol az egész térben, és húz minden rajta áthaladó részecskét. Egyes részecskék lassabban vezetnek át a mezőn, és ez megfelel nagyobb tömegüknek. A Higgs-bozon ennek a mezőnek a megnyilvánulása, amelyet a fizikusok fél évszázad után üldöztek. Az LHC-t kifejezetten úgy építették fel, hogy végül elfogja ezt a megfoghatatlan kőbányát. Végül megállapítva, hogy a Higgs proton tömegének 125-szerese volt, Peter Higgs és a belga elméleti fizikus, Francois Englert egyaránt 2013-ban Nobel-díjjal jutalmazták annak létezésének előrejelzéséért.
A fizikusok még a kezükben lévő Higgs mellett sem pihenhetnek, mert a standard modellben még vannak lyukak. Először is, ez nem foglalkozik a gravitációval, amelyet leginkább Einstein relativitáselmélete fedezi. Nem magyarázza azt sem, hogy az univerzum miért készül az anyagból, és nem az antianyagból, amelyet az idő elején nagyjából azonos mennyiségben kellett volna létrehozni. És teljesen hallgat a sötét anyagról és a sötét energiáról, amelyeket még az első létrehozásakor fel kellett fedezni.
Az LHC bekapcsolása előtt sok kutató azt állította, hogy a következő nagy elmélet szuperszimmetria néven ismert, amely hasonló, de sokkal masszívbb ikerpartnereket ad hozzá az összes ismert részecskéhez. Ezek közül a nehéz partnerek közül egy vagy több tökéletes jelölt lehetett volna a sötét anyagot alkotó részecskék számára. És a szuperszimmetria kezeli a gravitáció kezelését, megmagyarázva, miért annyira gyengébb, mint a másik három alapvető erő. A Higgs felfedezése előtt néhány tudós azt remélte, hogy a boszon kissé eltérő lesz, mint amit a szokásos modell előre jelez, az új fizikára utalva.
De amikor a Higgs felbukkant, hihetetlenül normális volt, pontosan abban a tömegtartományban, ahol a standard modell azt mondta. Noha ez nagy teljesítmény a standard modell számára, a fizikusoknak jó vezetés nélkül hagyta a továbblépést. Néhányan elkezdtek beszélni az elveszett évtizedekről, és üldözik az elméleteket, amelyek jól hangzottak a papíron, de úgy tűnik, hogy nem felelnek meg a tényleges megfigyeléseknek. Sokan azt remélik, hogy az LHC következő adatgyűjtési ciklusai segítik e rendetlenség tisztázását.
Az LHC 2018 decemberében leállt, hogy kétéves fejlesztéseket és javításokat végezzen. Amikor visszatér online, képes lesz atomokat törni, kissé megnövelt energiával, de a másodpercenkénti ütközések számával. Valaki kitalálja, hogy mit fog találni. Már beszélünk egy még erősebb részecskegyorsítóról annak helyettesítésére, amely ugyanabban a területen található, de az LHC méretének négyszerese. A hatalmas pótlás 20 évig és 27 milliárd dollárig tarthat.
