Wielki zderzacz hadronów jest jednym z najbardziej niesamowitych wynalazków...
Wielki zderzacz hadronów jest jednym z najbardziej niesamowitych wynalazków 21 wieku. Poniższy tekst ma na celu przybliżenie zastosowania i procesów, do których służy ogromna maszyna, każdemu zainteresowanemu tematyką.
Wielki Zderzacz Hadronów
Wielki Zderzacz Hadronów jest obecnie największym na świecie urządzeniem badawczy. Sam obwód maszyny wynosi około 27 km.
Miejsce Powstania
LHC został zbudowany w Laboratorium Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) która, znajduje się w Genewie. Należy dodać, że CERN jest największym laboratorium fizyki cząstek elementarnych na świecie.
Data oficjalnego uruchomienia maszyny to, 10 września 2008 roku.
LHC najprościej można opisać jako akcelerator czyli urządzenie, służące do przyspieszania cząstek elementarnych i jonów do prędkości jak najbliższej prędkości światła.
We wnętrzu akceleratora zderzają, się wiązki protonów. Każda nich posiada energię równą 7 TeV (teraelektronowoltów).
Należy dodać, że cząstki pochodzące z dwójki przeciwbieżnych wiązek zderzają się w czterech miejscach. Są to miejsca, w których tory wiązek przecinają się. Stąd nazwa zderzacza.
Wyjaśniłem już dlaczego maszyna nazywana jest wielką i zderzaczem ale zapewne nadal zastanawiacie się, co oznacza dziwaczny wyraz hadrony. Hadrony to po prostu cząstki zbudowane z kwarków, które silnie wzajemnie na siebie oddziałują. Hadronami są najczęściej przyśpieszane jony i protony.
W tym momencie stosowny będzie powrót do tematu jakim są cztery miejsca zderzeń wiązek. W związku z tym zjawiskiem wybudowano w podziemnych halach cztery detektory-ATLAS,CMS,LHCb i ALICE- służące do eksperymentów. Do tego przy dwóch pierwszych detektorach stworzono dodatkowe dwa detektory LHCf oraz TOTEM, służące do analizy cząstek rozproszonych i produkowanych pod małymi kątami.
Teraz przejdę do omówienia poszczególnych detektorów.
ATLAS
(toroidalny detektor LHC) To jeden z dwóch detektorów ogólnego przeznaczenia. ATLAS jest największym objętościowo detektorem cząstek, jaki dotąd zbudowano.
Jego główne zastosowanie to poszukiwanie tak zwanej cząstki Higgsa. Cząstka Higgsa zwana również bozonem Higgsa jest cząstka elementarną , która w fizyce jest podstawowym budulcem, wyróżniającym się nie posiadaniem wewnętrznej struktury jak i najmniejszymi rozmiarami.
Istnienie bozonu Higgsa nie zostało jednak do dziś bezpośrednio potwierdzone, chociaż wyniki części eksperymentów są potwierdzeniem poprawności teorii postulującej istnienie takiej cząstki. Poza poszukiwaniem bozonu ATLAS służy również, do poszukiwań dodatkowych wymiarów a także cząstek tworzących ciemną materię.
CMS
(zwarty solenoidalny detektor mionów) Jest kolejnym detektorem ogólnego przeznaczenia. Tak samo jak detektor ATLAS służy do poszukiwania cząstek Higgsa, dodatkowych wymiarów, cząstek tworzących ciemną materię (np. cząstek supersymetrycznych) itp.CMs jest jednym detektorem, który został zbudowany na powierzchni. W późniejszym czasie został rozmontowany aby w 15 częściach zostać przeniesionym do podziemnej hali w której został ponownie złożony.
LHCb
To eksperyment, którego celem jest badanie mezonów B. Zawierają one kwarki pięknie(kwarki b)
Eksperyment pozwoli nam również zrozumieć, dlaczego nasz Wszechświat jest zbudowany prawie całkiem z materii, a nie antymaterii.
ALICE
To eksperyment badający plazmę kwarkowo-gluonową w zderzeniach jonów ołowiu, dzięki czemu będzie można odtworzyć w laboratorium warunki tuż po Wielkim Wybuchu, zanim powstały takie cząstki jak proton i neutron.
Wartość informacyjna
LHC dostarcza rocznie 15 mln GB danych, co zmieściłoby się na 100 000 płyt DVD. Aby naukowcy mieli stały dostęp do tej wiedzy, został stworzony WLCG- charakterystyczna sieć, układ komputerowy mający na celu przechowywanie danych i obliczenia.
Kopie informacji z eksperymentów LHC są przesyłane do wielkich centrów komputerowych na całym świecie.
Centra komputerowe tego typu umożliwiają dostęp do takich danych centrom obliczeniowym na całym świecie, czy nawet komputerom osobistym naukowców.
Czy projekt LHC może wywoływać jakieś zagrożenia?
Już od czasu uruchomienia LHC pojawiły się głosy, że tak.
Były specjalista ds niebezpieczeństwa atomowego Walter Wagner przypuszcza, że istnieje możliwość powstania miniaturowych czarnych dziur. Twierdzi on, że mogą przetrwać na tyle długo aby wessać całą materię, która znajdzie się w pobliżu. Pojawiły się jednak również głosy mówiące iż mini czarne dziury wyparują na tyle szybko, że nie dojdzie do większych problemów w związku z nimi.
Najlepszym dowodem o ich niskiej szkodliwości jest prawo Hawkinga. Zgodnie z twierdzeniem wybitnego uczonego małe czarne dziury parują , ze względu na swe małe rozmiary znacznie szybciej od tych większych. Te powstałe wskutek eksperymentów w CERNie będą tak małe, że wyparują w przeciągu ułamka sekundy.
Mimo tego pojawiają się głosy, że prawo Hawkinga nie musi działać w 100% .Więc opinie na temat tego zagrożenia są podzielone.
Innym zagrożeniem są tzw dziwadełka. W pewnych warunkach mogą one powstać z kwarków wskutek ich, zderzenia z określoną prędkością z protonami. Dziwadełka są niesamowicie groźne kiedy poruszają się wolno. Jeżeli choć jedno dziwadełko posiada prędkość zerową, może stanowić śmiertelne niebezpieczeństwo.
Ostatnim wartym wymienienia zagrożeniem są tak zwane Magnetyczne monobieguny. Pewna teoria sugeruje, że zderzenia cząsteczek o wysokim stężeniu energetycznym mogą stworzyć cząsteczki posiadające tylko jeden biegun. Jeśli takie cząsteczki wydostały by, się ze zderzacza mogłyby zmienić wszystkie inne cząsteczki w podobne sobie.
W ten sposób powstałby cząsteczki z tylko wyłącznie jednym biegunem, wyłącznie południowym lub wyłącznie północnym.
Miejsce położenia
LHC został zbudowany w tunelu, innego akceleratora LEP (Large Electron Positron Collider – Wielki Zderzacz Elektronowo-Pozytronowy).Warto dodać iż,LEP był akceleratorem pracującym w CERNie w latach 1989-2000
Mam nadzieję, że artykuł zachęci choć część państwa do głębszego zainteresowania się tą niezwykłą maszyną.