Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) to cud współczesnej fizyki cząstek, który umożliwił badaczom zgłębienie głębi rzeczywistości. Jego początki sięgają 1977 roku, kiedy Sir John Adams, były dyrektor Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN), zaproponował budowę podziemnego tunelu, który mógłby pomieścić akcelerator cząstek zdolny do osiągnięcia wyjątkowo wysokich energii, zgodnie z Artykuł z 2015 r. Autorstwa fizyka Thomasa Schörnera-Sadeniusa.
Projekt został oficjalnie zatwierdzony dwadzieścia lat później, w 1997 r., A budowę rozpoczęto na pierścieniu o długości 16,5 mili (27 km), który przeszedł pod francusko-szwajcarską granicą, zdolny do przyspieszenia cząstek do 99,99 procent prędkości światła i rozbicia ich razem. W pierścieniu 9300 magnesów kieruje paczki naładowanych cząstek w dwóch przeciwnych kierunkach z prędkością 11 245 razy na sekundę, w końcu łącząc je ze sobą w celu zderzenia czołowego. Obiekt jest w stanie stworzyć około 600 milionów zderzeń na sekundę, wyrzucając niesamowite ilości energii, a co jakiś czas, egzotyczną i nigdy wcześniej nie widzianą ciężką cząsteczkę. LHC działa przy energiach 6,5 razy wyższych niż poprzedni akcelerator cząstek, rekompensowany przez Fermilab Tevatron w Stanach Zjednoczonych.
Koszt budowy LHC wyniósł 8 miliardów USD, z czego 531 milionów USD pochodziło ze Stanów Zjednoczonych. Ponad 8 000 naukowców z 60 różnych krajów współpracuje przy swoich eksperymentach. Akcelerator po raz pierwszy włączył wiązki 10 września 2008 r., Zderzając cząstki przy zaledwie dziesięciomilionowej intensywności pierwotnego projektu.
Przed rozpoczęciem operacji niektórzy obawiali się, że nowy niszczyciel atomów zniszczy Ziemię, być może tworząc wszechogarniającą czarną dziurę. Ale każdy renomowany fizyk stwierdziłby, że takie obawy są bezpodstawne.
„LHC jest bezpieczny, a wszelkie sugestie, że może on stanowić ryzyko, są czystą fikcją”, dyrektor generalny CERN, Robert Aymar, powiedział LiveScience w przeszłości.
Nie oznacza to, że obiekt nie mógłby potencjalnie być szkodliwy, jeśli byłby niewłaściwie używany. Gdybyś wbił rękę w wiązkę, która skupia energię poruszającego się lotniskowca na szerokość mniejszą niż milimetr, zrobiłby dziurę przez nią, a następnie promieniowanie w tunelu zabiłoby cię.
Przełomowe badania
W ciągu ostatnich 10 lat LHC zmiażdżyło atomy ze względu na dwa główne eksperymenty, ATLAS i CMS, które oddzielnie obsługują i analizują dane. Ma to zapewnić, że żadna współpraca nie wpłynie na siebie nawzajem i że każda z nich sprawdzi ich siostrzany eksperyment. Instrumenty wygenerowały ponad 2000 artykułów naukowych na wiele podstawowych dziedzin fizyki cząstek elementarnych.
4 lipca 2012 r. Świat naukowy obserwował z zapartym tchem, jak naukowcy z LHC ogłosili odkrycie bozonu Higgsa, ostatniego elementu układanki w pięćdziesięcioletniej teorii zwanej Standardowym Modelem Fizyki. Model standardowy próbuje uwzględnić wszystkie znane cząstki i siły (z wyjątkiem grawitacji) i ich interakcje. W 1964 roku brytyjski fizyk Peter Higgs napisał artykuł o cząsteczce, która nosi teraz jego imię, wyjaśniając, jak powstaje masa we wszechświecie.
Higgs jest tak naprawdę polem, które przenika całą przestrzeń i ciągnie każdą poruszającą się przez nią cząsteczkę. Niektóre cząstki wolniej przedzierają się przez pole, co odpowiada ich większej masie. Bozon Higgsa jest przejawem tego pola, za którym goni fizycy od pół wieku. LHC został specjalnie zbudowany, aby w końcu schwytać ten nieuchwytny kamieniołom. Ostatecznie odkrywając, że Higgs miał 125-krotną masę protonu, zarówno Peter Higgs, jak i belgijski fizyk teoretyczny Francois Englert zostali nagrodzeni Nagrodą Nobla w 2013 r. Za przewidywanie jego istnienia.
Nawet mając Higgsa w ręku, fizycy nie mogą odpoczywać, ponieważ Model Standardowy wciąż ma pewne dziury. Po pierwsze, nie zajmuje się grawitacją, która jest głównie objęta teoriami względności Einsteina. Nie wyjaśnia również, dlaczego wszechświat jest zbudowany z materii, a nie antymaterii, które powinny być stworzone w mniej więcej równych ilościach na początku czasu. I całkowicie milczy na temat ciemnej materii i ciemnej energii, które jeszcze nie zostały odkryte, kiedy zostały stworzone.
Przed włączeniem LHC wielu badaczy powiedziałoby, że następną wielką teorią jest supersymetria, która dodaje podobnych, ale znacznie bardziej masywnych bliźniaczych partnerów do wszystkich znanych cząstek. Jeden lub więcej z tych ciężkich partnerów mogło być idealnym kandydatem na cząstki tworzące ciemną materię. I supersymetria zaczyna kontrolować grawitację, wyjaśniając, dlaczego jest o wiele słabsza niż pozostałe trzy podstawowe siły. Przed odkryciem Higgsa niektórzy naukowcy mieli nadzieję, że bozon będzie nieco inny niż przewidywał Model Standardowy, wskazując na nową fizykę.
Ale kiedy pojawili się Higgowie, było to niewiarygodnie normalne, dokładnie w zakresie masy tam, gdzie zapowiadał to Model Standardowy. Chociaż jest to wielkie osiągnięcie dla Modelu Standardowego, pozostawiło fizyków bez dobrych wskazówek do kontynuowania. Niektórzy zaczęli mówić o zagubionych dziesięcioleciach pogoni za teoriami, które brzmiały dobrze na papierze, ale wydają się nie odpowiadać faktycznym spostrzeżeniom. Wiele osób ma nadzieję, że kolejne przebiegi zbierania danych przez LHC pomogą rozwiązać ten problem.
LHC został zamknięty w grudniu 2018 r., Aby przejść dwa lata aktualizacji i napraw. Po powrocie do Internetu będzie w stanie rozbić atomy wraz z niewielkim wzrostem energii, ale przy podwójnej liczbie zderzeń na sekundę. To, co znajdzie, to zgadywanie. Mówi się już o jeszcze silniejszym akceleratorze cząstek, który mógłby go zastąpić, znajdującym się w tym samym obszarze, ale czterokrotnie większym od LHC. Ogromna wymiana może zająć 20 lat i 27 miliardów dolarów.
