Mnogo je glasina o ovoj misterioznoj napravi, mnogi tvrde da će uništiti Zemlju, stvoriti umjetnu crnu rupu i okončati postojanje čovječanstva. U stvarnosti, ovaj uređaj može dovesti čovječanstvo na potpuno novu razinu, zahvaljujući istraživanju koje su proveli znanstvenici. U ovoj sam temi pokušao prikupiti sve potrebne informacije da biste dobili dojam o tome što je Veliki hadronski sudarač (LHC).

Dakle, ova tema sadrži sve što trebate znati o hadronskom sudaraču. Dana 30. ožujka 2010. dogodio se povijesni događaj u CERN-u (Europska organizacija za nuklearna istraživanja) - nakon nekoliko neuspješnih pokušaja i brojnih nadogradnji, dovršena je izrada najvećeg svjetskog stroja za uništavanje atoma. Preliminarni testovi koji uključuju sudare protona pri relativno malim brzinama provedeni su tijekom 2009. godine bez značajnijih problema. Pripremala se pozornica za izvanredni eksperiment koji će se provesti u proljeće 2010. Glavni eksperimentalni model LHC-a temelji se na sudaru dviju zraka protona koji se sudaraju pri najvećoj brzini. Ovaj snažan sudar uništava protone, stvarajući izvanredne energije i nove elementarne čestice. Ove nove atomske čestice izuzetno su nestabilne i mogu postojati samo djelić sekunde. Analitički aparat uključen u LHC može zabilježiti te događaje i detaljno ih analizirati. Na taj način znanstvenici pokušavaju simulirati nastanak crnih rupa.

Dva su snopa protona 30. ožujka 2010. ispaljena u 27-kilometarski tunel Velikog hadronskog sudarača u suprotnim smjerovima. Bili su ubrzani do brzine svjetlosti pri kojoj je došlo do sudara. Zabilježena je rekordna energija od 7 TeV (7 teraelektronvolti). Veličina te energije je rekordna i ima vrlo važna značenja. Sada se upoznajmo s najvažnijim komponentama LHC-a - senzorima i detektorima koji bilježe što se događa u djelićima tijekom tih djelića sekunde tijekom kojih se snopovi protona sudaraju. Tri su senzora koja su odigrala središnju ulogu tijekom sudara 30. ožujka 2010. - ovo su neki od najvažnijih dijelova sudarača, koji igraju ključnu ulogu tijekom CERN-ovih složenih eksperimenata. Dijagram prikazuje lokaciju četiri glavna eksperimenta (ALICE, ATLAS, CMS i LHCb), koji su ključni projekti LHC-a. Na dubini od 50 do 150 metara pod zemljom iskopane su ogromne špilje posebno za goleme senzore-detektore

Počnimo s projektom koji se zove ALICE (akronim za Large Experimental Ion Collider). Ovo je jedno od šest eksperimentalnih postrojenja izgrađenih u LHC-u. ALICE je konfiguriran za proučavanje sudara teških iona. Temperatura i gustoća energije nuklearne tvari nastale u ovom slučaju dovoljne su za rađanje gluonske plazme. Fotografija prikazuje detektor ALICE i svih njegovih 18 modula


Interni sustav praćenja (ITS) u ALICE-u sastoji se od šest cilindričnih slojeva silikonskih senzora koji okružuju točku udara i mjere svojstva i precizne položaje čestica koje se pojavljuju. Na taj se način lako mogu detektirati čestice koje sadrže teški kvark

Jedan od glavnih eksperimenata LHC-a je i ATLAS. Eksperiment se provodi na posebnom detektoru dizajniranom za proučavanje sudara između protona. ATLAS je dug 44 metra, promjera 25 metara i težak oko 7000 tona. U središtu tunela sudaraju se snopovi protona, čineći ga najvećim i najsloženijim senzorom te vrste ikada napravljenim. Senzor bilježi sve što se događa tijekom i nakon sudara protona. Cilj projekta je detektirati čestice koje dosad nisu bile registrirane ili detektirane u našem svemiru.

Otvaranje i potvrda Higgsov bozon- najveći prioritet Velikog hadronskog sudarača jer bi ovo otkriće potvrdilo Standardni model nastanka elementarnih atomskih čestica i standardne materije. Kada sudarač radi punom snagom, integritet standardnog modela bit će uništen. Elementarne čestice čija svojstva samo djelomično razumijemo neće moći održati svoj strukturni integritet. Standardni model ima gornju granicu energije od 1 TeV, iznad koje se čestica raspada. Pri energiji od 7 TeV mogle bi se stvoriti čestice s masama deset puta većim od trenutno poznatih. Istina, oni će biti vrlo promjenjivi, ali ATLAS je dizajniran da ih otkrije u tim djelićima sekunde prije nego što "nestanu"

Ova fotografija se smatra najboljom od svih fotografija Velikog hadronskog sudarača:

Kompaktni mionski solenoid ( Kompaktni mionski solenoid) je jedan od dva ogromna univerzalna detektora čestica u LHC-u. Nekih 3600 znanstvenika iz 183 laboratorija i sveučilišta u 38 zemalja podupiru CMS, koji je izradio i upravlja detektorom. Solenoid se nalazi pod zemljom u Cessyju u Francuskoj, blizu granice sa Švicarskom. Na dijagramu je prikazan CMS uređaj o kojem ćemo vam detaljnije reći.

Najviše unutarnji sloj- tracker na bazi silicija. Tragač je najveći silikonski senzor na svijetu. Ima 205 m2 silikonskih senzora (otprilike kao površina teniskog terena) sa 76 milijuna kanala. Tragač vam omogućuje mjerenje tragova nabijenih čestica u elektromagnetskom polju

Na drugoj razini nalazi se elektromagnetski kalorimetar. Hadronski kalorimetar, smješten na sljedećoj razini, mjeri energiju pojedinačnih hadrona proizvedenih u svakom slučaju

Sljedeći sloj Large Hadron Collider CMS je ogroman magnet. Veliki solenoidni magnet dug je 13 metara i ima promjer od 6 metara. Sastoji se od hlađenih zavojnica izrađenih od niobija i titana. Ovaj ogromni solenoidni magnet radi punom snagom kako bi maksimalno produžio životni vijek čestica.

Sloj 5 - mionski detektori i povratni jaram. CMS je dizajniran za istraživanje različite vrste fizike koje bi se mogle detektirati u energetskim LHC sudarima. Neka od ovih istraživanja potvrđuju ili poboljšavaju mjerenja parametara Standardnog modela, dok su mnoga druga u potrazi za novom fizikom.

O eksperimentu od 30. ožujka 2010. dostupno je vrlo malo informacija, no jedna se činjenica pouzdano zna. CERN je priopćio da je pri trećem pokušaju lansiranja sudarača zabilježen neviđeni nalet energije dok su snopovi protona jurili oko tunela od 27 km prije nego što su se sudarili brzinom svjetlosti. Rekordna zabilježena razina energije zabilježena je na maksimumu koji može proizvesti u svojoj trenutnoj konfiguraciji - približno 7 TeV. Upravo je ta količina energije bila karakteristična za prve sekunde Velikog praska, koji je doveo do postojanja našeg svemira. U početku se nije očekivala ova razina energije, ali rezultat je nadmašio sva očekivanja

Dijagram pokazuje kako ALICE bilježi rekordno oslobađanje energije od 7 TeV:

Ovaj eksperiment će se ponoviti stotine puta tijekom 2010. Da biste shvatili koliko je ovaj proces složen, možemo dati analogiju s ubrzavanjem čestica u sudaraču. U smislu složenosti, to je ekvivalentno, na primjer, ispaljivanju igala s otoka Newfoundlanda s takvom savršenom preciznošću da se te igle sudare negdje u Atlantiku, kružeći oko cijele kugle zemaljske. Glavni cilj je otkriće elementarne čestice - Higgsovog bozona, koja je temelj Standardnog modela izgradnje svemira

Uspješnim ishodom svih ovih eksperimenata konačno se može otkriti i istražiti svijet najtežih čestica od 400 GeV (tzv. tamna tvar).

Prije samo nekoliko godina nisam imao pojma što su hadronski sudarači, Higgsov bozon, i zašto tisuće znanstvenika diljem svijeta rade na ogromnom fizikalnom kampusu na granici Švicarske i Francuske, zakopavajući milijarde dolara u zemlju.
Tada se za mene, kao i za mnoge druge stanovnike planete, udomaćio pojam Veliki hadronski sudarač, saznanje o elementarnim česticama koje se u njemu sudaraju brzinom svjetlosti i o jednom od najvećih otkrića novijeg doba - Higgsovom bozonu.

I tako sam se sredinom lipnja imao prilike na svoje oči uvjeriti o čemu toliki ljudi pričaju i o čemu kruže toliko oprečne glasine.
Ovo nije bio samo kratki izlet, već cjelodnevni boravak u najvećem svjetskom laboratoriju za nuklearnu fiziku – Cernu. Ovdje smo mogli komunicirati sa samim fizičarima, vidjeti puno zanimljivih stvari u ovom znanstvenom kampusu, i spustiti se do svetinje nad svetinjama - Velikog hadronskog sudarača (ali kada je pokrenut i u njemu se provode testovi , bilo kakav pristup izvana do njega je nemoguć) , posjetiti tvornicu za proizvodnju divovskih magneta za sudarač, Atlas centar, gdje znanstvenici analiziraju podatke dobivene u sudaraču, tajno posjetiti najnoviji linearni sudarač u izgradnji i čak, gotovo kao u potrazi, praktički hodajte trnovitim putem elementarne čestice, od kraja do početka. I vidite gdje sve počinje...
Ali o svemu tome u posebnim postovima. Danas je to samo Veliki hadronski sudarač.
Ako se to jednostavno može nazvati, moj mozak odbija shvatiti KAKO se tako nešto može prvo izmisliti, a zatim izgraditi.

2. Prije mnogo godina ova je slika postala svjetski poznata. Mnogi vjeruju da je ovo veliki hadron u presjeku. Zapravo, ovo je presjek jednog od najvećih detektora - CMS. Promjer mu je oko 15 metara. Ovo nije najveći detektor. Promjer Atlasa je oko 22 metra.

3. Da bismo otprilike razumjeli što je i koliki je sudarač, pogledajmo satelitsku kartu.
Ovo je predgrađe Ženeve, vrlo blizu Ženevskog jezera. Ovdje se nalazi ogroman kampus CERN-a, o kojem ću kasnije posebno govoriti, a tu je i gomila sudarača smještenih ispod zemlje na različitim dubinama. Da da. Nije sam. Ima ih deset. Veliki hadron jednostavno okrunjuje ovu strukturu, slikovito rečeno, zaokružujući lanac sudarača kroz koji se ubrzavaju elementarne čestice. O tome ću također posebno govoriti, idući s česticom od Velikog (LHC) do prvog, linearnog Linac-a.
Promjer LHC prstena je gotovo 27 kilometara i nalazi se na dubini od nešto više od 100 metara (najveći prsten na slici).
LHC ima četiri detektora - Alice, Atlas, LHCb i CMS. Spustili smo se do CMS detektora.

4. Osim ova četiri detektora, ostatak podzemnog prostora je tunel u kojem postoji kontinuirana utroba plavih segmenata poput ovih. Ovo su magneti. Divovski magneti u kojima se stvara ludo magnetsko polje u kojem se elementarne čestice kreću brzinom svjetlosti.
Ukupno ih je 1734.

5. Unutar magneta nalazi se tako složena struktura. Ima tu svega puno, ali najvažnije su dvije šuplje cijevi unutar kojih lete snopovi protona.
Na četiri mjesta (u tim istim detektorima) te se cijevi sijeku i snopovi protona sudaraju. Na onim mjestima gdje se sudaraju, protoni se raspršuju u razne čestice, koje otkrivaju detektori.
Ovo je da ukratko govorimo o tome što je to besmislica i kako funkcionira.

6. Dakle, 14. lipnja, jutro, CERN. Dolazimo do neugledne ograde s vratima i malom zgradom na terenu.
Ovo je ulaz u jedan od četiri detektora Large Hadron Collider - CMS.
Ovdje želim malo stati i razgovarati o tome kako smo uopće uspjeli doći ovdje i zahvaljujući kome.
A za sve je “kriv” Andrey, naš čovjek koji radi u CERN-u i zahvaljujući kojem naš posjet nije bio neka kratka dosadna ekskurzija, već nevjerojatno zanimljiv i ispunjen ogromnom količinom informacija.
Andrey (on u zelenoj majici) ne obazire se na goste i uvijek rado organizira posjet ovoj Meki nuklearne fizike.
Znate što je zanimljivo? Ovo je način rada u Collideru i općenito u CERN-u.
Da, sve je na magnetsku karticu, ali... zaposlenik sa svojom propusnicom ima pristup 95% teritorija i objekata.
A tek oni gdje povećana razina opasnost od zračenja, potreban je poseban pristup - to je unutar samog sudarača.
I tako se zaposlenici bez problema kreću po teritoriju.
Na trenutak su ovdje uložene milijarde dolara i mnogo najnevjerojatnije opreme.
I onda se sjetim nekih napuštenih objekata na Krimu, gdje je sve odavno izrezano, ali je svejedno megatajno, ni pod kojim uvjetima se ne smije snimati, a objekt je tko zna koji strateški.
Samo što ljudi ovdje adekvatno razmišljaju svojom glavom.

7. Ovako izgleda CMS teritorij. Nema razmetanja za tebe vanjsko uređenje i super automobili na parkingu. Ali mogu si to priuštiti. Jednostavno nema potrebe.

8. CERN, kao vodeći u svijetu znanstveni centar u fizici, koristi nekoliko različitih pravaca u smislu PR-a. Jedno od njih je takozvano "drvo".
U svom okviru pozivamo profesori u školi u fizici iz različitih zemalja i gradova. Ovdje su prikazani i ispričani. Zatim se učitelji vraćaju u svoje škole i pričaju svojim učenicima o onome što su vidjeli. Određeni broj studenata, inspiriran pričom, s velikim zanimanjem počinje studirati fiziku, zatim odlazi na sveučilišta kako bi diplomirao fiziku, au budućnosti možda i završi raditi ovdje.
No, dok su djeca još u školi, imaju priliku posjetiti i CERN i, naravno, spustiti se u Large Hadron Collider.
Nekoliko puta mjesečno ovdje se održavaju posebni „dani otvorenih vrata“ za nadarenu djecu iz različitih zemalja zaljubljenika u fiziku.
Odabiru ih upravo oni učitelji koji su bili u podnožju ovog stabla i podnose prijedloge uredu CERN-a u Švicarskoj.
Igrom slučaja, na dan kad smo došli vidjeti Veliki hadronski sudarač, ovamo je došla jedna od tih grupa iz Ukrajine – djeca, polaznici Male akademije znanosti, koji su prošli na teškom natječaju. Zajedno s njima spustili smo se na dubinu od 100 metara, u samo srce Collidera.

9. Slava našim značkama.
Obvezne stvari za fizičare koji ovdje rade su kaciga sa svjetiljkom i čizme s metalnom pločicom na prstu (za zaštitu prstiju pri padu tereta)

10. Darovita djeca koja su strastvena za fiziku. Za nekoliko minuta njihova će se mjesta ostvariti - spustit će se u Large Hadron Collider

11. Radnici igraju domine dok se opuštaju prije sljedeće smjene pod zemljom.

12. Kontrolno-upravljački centar CMS. Ovdje teku primarni podaci iz glavnih senzora koji karakteriziraju funkcioniranje sustava.
Kada sudarač radi, tim od 8 ljudi radi ovdje danonoćno.

13. Mora se reći da je Large Hadron trenutno zatvoren na dvije godine kako bi se proveo program popravaka i modernizacije sudarača.
Činjenica je da se prije 4 godine na njemu dogodila nesreća, nakon koje sudarač nikada nije proradio punim kapacitetom (o nesreći ću u sljedećem postu).
Nakon modernizacije, koja će biti dovršena 2014., trebala bi raditi još većom snagom.
Da sudarač sada radi, sigurno ga ne bismo mogli posjetiti

14. Posebnim tehničkim dizalom spuštamo se na dubinu veću od 100 metara, gdje se nalazi Collider.
Dizalo je jedino sredstvo spašavanja osoblja u hitnim slučajevima, jer... ovdje nema stepenica. Odnosno, ovo je najsigurnije mjesto u CMS-u.
Prema uputama, u slučaju alarma, svo osoblje mora odmah otići do dizala.
Ovdje se stvara preveliki pritisak da u slučaju dima dim ne uđe unutra i da se ljudi ne otruju.

15. Boris se brine da nema dima.

16. Na dubini. Ovdje je sve prožeto komunikacijama.

17. Beskrajni kilometri žica i kablova za prijenos podataka

18. Ovdje postoji ogroman broj cijevi. Takozvana kriogenika. Činjenica je da se unutar magneta za hlađenje koristi helij. Nužno je i hlađenje ostalih sustava, kao i hidraulike.

19. U sobama za obradu podataka koje se nalaze u detektoru postoji ogroman broj servera.
Kombiniraju se u takozvane okidače za nevjerojatne performanse.
Primjerice, prvi okidač u 3 milisekunde od 40.000.000 događaja trebao bi odabrati oko 400 i prenijeti ih na drugi okidač – najvišu razinu.

20. Ludilo optičkih vlakana.
Računalne prostorije nalaze se iznad detektora, jer Ovdje postoji vrlo malo magnetsko polje, koje ne ometa rad elektronike.
Ne bi bilo moguće prikupiti podatke u samom detektoru.

21. Globalni okidač. Sastoji se od 200 računala

22. Kakva vrsta Applea postoji? Dell!!!

23. Ormari poslužitelja sigurno su zaključani

24. Smiješan crtež na jednom od radnih mjesta operatera.

25. Krajem 2012. Higgsov bozon otkriven je kao rezultat eksperimenta na Velikom hadronskom sudaraču, a ovaj događaj naširoko su proslavili radnici CERN-a.
Boce šampanjca nakon slavlja nisu namjerno bacali, vjerujući da je ovo tek početak velikih stvari

26. Na prilazu samom detektoru posvuda postoje znakovi koji upozoravaju na opasnost od zračenja

26. Svi zaposlenici Collidera imaju osobne dozimetre, koje su dužni donijeti na uređaj za očitavanje i zabilježiti njihovu lokaciju.
Dozimetar akumulira razinu zračenja i, ako se približi graničnoj dozi, obavještava zaposlenika, a također prenosi podatke putem interneta u kontrolnu stanicu, upozoravajući da se u blizini sudarača nalazi osoba koja je u opasnosti

27. Točno ispred detektora nalazi se pristupni sustav najviše razine.
Možete se prijaviti prilaganjem osobne kartice, dozimetra i podvrgavanjem skeniranju mrežnice

28. Što radim

29. I evo ga - detektor. Mali ubod unutra je nešto slično steznoj glavi za bušilicu, u kojoj su smješteni oni ogromni magneti koji bi se sada činili vrlo maleni. Trenutno nema magneta, jer... prolazi kroz modernizaciju

30. U radnom stanju, detektor je povezan i izgleda kao jedna jedinica

31. Težina detektora je 15 tisuća tona. Ovdje se stvara nevjerojatno magnetsko polje.

32. Usporedite veličinu detektora s ljudima i opremom koja radi ispod

33. Kablovi plave boje- napajanje, crveno - podaci

34. Zanimljivo je da tijekom rada Big Hadron troši 180 megavata električne energije na sat.

35. Trenutni rad za održavanje senzora

36. Brojni senzori

37. I struja njima... optičko vlakno se vraća

38. Izgled nevjerojatno pametne osobe.

39. Sat i pol pod zemljom proleti kao pet minuta... Uskrsnuvši natrag na smrtnu zemlju, nehotice se pitate... KAKO se to može učiniti.
I ZAŠTO OVO RADE….

U ovom pitanju (i drugim sličnim), neobična je pojava riječi "u stvari" - kao da postoji neka suština skrivena od neupućenih, zaštićena od strane "svećenika znanosti" od običnih ljudi, tajna koja treba biti otkriveno. Međutim, kada se promatra iznutra znanosti, misterij nestaje i nema mjesta za ove riječi - pitanje "zašto nam je potreban hadronski sudarač" nije bitno drugačije od pitanja "zašto nam je potrebno ravnalo (ili vaga) , ili satovi, itd.).” Činjenica da je sudarač velika, skupa i složena stvar po svim standardima ne mijenja stvar.

Najbliža analogija za razumijevanje "zašto je ovo potrebno" je, po mom mišljenju, leća. Čovječanstvo je od pamtivijeka upoznato sa svojstvima leća, no tek sredinom prošlog tisućljeća došlo se do spoznaje da se određene kombinacije leća mogu koristiti kao instrumenti koji nam omogućuju ispitivanje vrlo malih ili vrlo udaljenih objekata – mi smo, naravno, govorimo o mikroskopu i teleskopu. Nema sumnje da se pitanje zašto je sve to potrebno više puta postavljalo kada su se pojavili ovi novi dizajni za suvremenike. Međutim, sam je skinut s dnevnog reda, kako su se područja znanstvene i primijenjene primjene oba uređaja proširila. Općenito govoreći, ovo su različiti instrumenti - nećete moći gledati zvijezde invertiranim mikroskopom. Veliki hadronski sudarač, paradoksalno, kombinira ih u sebi i s pravom se može smatrati najvišom točkom u evoluciji mikroskopa i teleskopa koju je čovječanstvo postiglo tijekom prošlih stoljeća. Ova se izjava može činiti čudnom i, naravno, ne treba je shvatiti doslovno - u akceleratoru nema leća (barem optičkih). Ali u biti je to upravo tako. U svom "mikroskopskom" obliku, sudarač vam omogućuje proučavanje strukture i svojstava objekata na razini od 10-19 metara (da vas podsjetim da je veličina atoma vodika približno 10-10 metara). Situacija je još zanimljivija u dijelu “teleskopa”. Svaki teleskop je pravi vremeplov, budući da slika koja se u njemu promatra odgovara onome kakav je bio objekt promatranja u prošlosti, odnosno prije vremena koje je elektromagnetsko zračenje trebalo da dođe do promatrača s tog objekta. Ovo vrijeme može biti nešto više od osam minuta kada se Sunce promatra sa Zemlje i do milijardi godina kada se promatraju udaljeni kvazari. Unutar Velikog hadronskog sudarača stvaraju se uvjeti koji su postojali u Svemiru samo djelić sekunde nakon Velikog praska. Tako dobivamo priliku pogledati unatrag gotovo 14 milijardi godina, na sam početak našeg svijeta. Konvencionalni zemaljski i orbitalni teleskopi (barem oni koji snimaju elektromagnetska radijacija), stječu "vid" tek nakon ere rekombinacije, kada je Svemir postao optički proziran - to se dogodilo, prema modernim idejama, 380 tisuća godina nakon Velikog praska.

Zatim moramo odlučiti što učiniti s ovim znanjem: kako o strukturi materije na malim razmjerima, tako i o njezinim svojstvima pri rađanju Svemira, a to je ono što će na kraju vratiti misterij o kojem smo raspravljali na početku i odrediti zašto je sudarač je potrebno bilo je potrebno "stvarno". No, to je ljudska odluka, a sudarač uz pomoć kojeg se došlo do ovih saznanja ostat će samo uređaj - možda najsofisticiraniji sustav "leća" koji je svijet ikada vidio.

Povijest nastanka akceleratora, koji danas poznajemo kao Large Hadron Collider, seže u 2007. godinu. U početku je kronologija akceleratora započela s ciklotronom. Uređaj je bio mali uređaj koji je lako stao na stol. Tada se povijest akceleratora počela ubrzano razvijati. Pojavili su se sinkrofazotron i sinkrotron.

U povijesti je možda najzanimljivije razdoblje od 1956. do 1957. godine. U to vrijeme sovjetska znanost, posebice fizika, nije zaostajala za svojom inozemnom braćom. Koristeći godine iskustva, sovjetski fizičar po imenu Vladimir Veksler napravio je iskorak u znanosti. Stvorio je tada najjači sinhrofazotron. Njegova radna snaga bila je 10 gigaelektronvolti (10 milijardi elektronvolti). Nakon ovog otkrića stvoreni su ozbiljni uzorci akceleratora: veliki elektron-pozitronski sudarač, švicarski akcelerator, u Njemačkoj, SAD. Svi su imali jedan zajednički cilj - proučavanje osnovnih čestica kvarkova.

Veliki hadronski sudarač nastao je prvenstveno zahvaljujući naporima talijanskog fizičara. Njegovo ime je Carlo Rubbia, laureat Nobelova nagrada. Tijekom svoje karijere Rubbia je radio kao direktor u Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja. Odlučeno je izgraditi i pokrenuti hadronski sudarač na mjestu istraživačkog centra.

Gdje je hadronski sudarač?

Sudarač se nalazi na granici između Švicarske i Francuske. Opseg mu je 27 kilometara, pa se zato i naziva velikim. Akceleratorski prsten ide duboko od 50 do 175 metara. Sudarač ima 1232 magneta. Oni su supravodljivi, što znači da se mogu koristiti za izradu maksimalno polje za ubrzanje, jer u takvim magnetima praktički nema potrošnje energije. Ukupna težina svakog magneta je 3,5 tona s dužinom od 14,3 metra.

Kao i svaki fizički objekt, Large Hadron Collider stvara toplinu. Stoga se mora stalno hladiti. Da bi se to postiglo, temperatura se održava na 1,7 K pomoću 12 milijuna litara tekućeg dušika. Osim toga, za hlađenje se troši 700 tisuća litara, a što je najvažnije, koristi se tlak deset puta manji od normalnog atmosferskog tlaka.

Temperatura od 1,7 K na Celzijevoj ljestvici iznosi -271 stupanj. Ta je temperatura gotovo blizu onoga što se zove minimalna moguća granica koju fizičko tijelo može imati.

Ništa manje zanimljiva nije ni unutrašnjost tunela. Postoje kabeli od niobij-titan sa supravodljivošću. Njihova duljina je 7600 kilometara. Ukupna težina kablova je 1200 tona. Unutrašnjost kabela isprepletena je od 6300 žica ukupne duljine 1,5 milijardi kilometara. Ova duljina jednaka je 10 astronomskih jedinica. Na primjer, jednako je 10 takvih jedinica.

Ako govorimo o njegovom geografskom položaju, možemo reći da se prstenovi sudarača nalaze između gradova Saint-Genis i Forney-Voltaire, koji se nalaze na francuskoj strani, kao i Meyrin i Vessourat - na švicarskoj strani. Mali prsten nazvan PS proteže se duž promjera obruba.

Smisao postojanja

Da biste odgovorili na pitanje "čemu služi hadronski sudarač", morate se obratiti znanstvenicima. Mnogi znanstvenici kažu da je ovo najveći izum u cjelokupnoj povijesti znanosti te da bez njega znanost kakvu danas poznajemo jednostavno nema smisla. Postojanje i pokretanje Velikog hadronskog sudarača zanimljivo je jer pri sudaru čestica u hadronskom sudaraču dolazi do eksplozije. Sve najmanje čestice raspršuju se u različitim smjerovima. Nastaju nove čestice koje mogu objasniti postojanje i značenje mnogih stvari.

Prvo što su znanstvenici pokušali pronaći u ovim srušenim česticama bila je teoretski predviđena elementarna čestica fizičara Petera Higgsa, nazvana Ova nevjerojatna čestica je nositelj informacija, vjeruje se. Također se obično naziva "Božjom česticom". Njegovo bi otkriće znanstvenike približilo razumijevanju svemira. Valja napomenuti da je 2012., 4. srpnja, hadronski sudarač (njegovo lansiranje bilo djelomično uspješno) pomogao otkriti sličnu česticu. Danas ga znanstvenici pokušavaju detaljnije proučiti.

Koliko dugo...

Naravno, odmah se postavlja pitanje zašto znanstvenici toliko dugo proučavaju te čestice? Ako imate uređaj, možete ga pokrenuti i uzimati svaki put sve više podataka. Činjenica je da je rad hadronskog sudarača skup prijedlog. Jedno lansiranje košta puno novca. Na primjer, godišnja potrošnja energije iznosi 800 milijuna kW/h. Ovu količinu energije troši grad s populacijom od oko 100 tisuća ljudi, prema prosječnim standardima. I to ne uključuje troškove održavanja. Drugi razlog je taj što je na hadronskom sudaraču eksplozija koja se događa pri sudaru protona povezana s primanjem velike količine podataka: računala čitaju toliko informacija da im treba puno vremena za obradu. Iako je moć računala koja primaju informacije i za današnje standarde velika.

Sljedeći razlog nije ništa manje poznat: znanstvenici koji rade sa sudaračem u tom smjeru uvjereni su da je vidljivi spektar cijelog svemira samo 4%. Pretpostavlja se da su preostali tamna tvar i tamna energija. Pokušavaju eksperimentalno dokazati da je ta teorija točna.

Hadronski sudarač: za ili protiv

Iznesena teorija o tamnoj tvari bacila je sumnju na sigurnost hadronskog sudarača. Postavilo se pitanje: "Hadronski sudarač: za ili protiv?" Zabrinuo je mnoge znanstvenike. Svi veliki umovi svijeta dijele se u dvije kategorije. “Protivnici” su iznijeli zanimljivu teoriju da ako takva materija postoji, onda mora imati česticu nasuprot sebi. A kada se čestice sudare u akceleratoru, pojavljuje se tamni dio. Postojao je rizik da se tamni dio i dio koji vidimo sudare. Tada bi to moglo dovesti do smrti cijelog svemira. Međutim, nakon prvog lansiranja hadronskog sudarača, ova je teorija djelomično razbijena.

Sljedeća po važnosti dolazi eksplozija svemira, odnosno rođenje. Vjeruje se da je tijekom sudara moguće promatrati kako se svemir ponašao u prvim sekundama svog postojanja. Kako je izgledao nakon što je nastao Veliki prasak. Vjeruje se da je proces sudaranja čestica vrlo sličan onome koji se dogodio na samom početku svemira.

Još jedna jednako fantastična ideja koju znanstvenici testiraju su egzotični modeli. Čini se nevjerojatnim, ali postoji teorija koja sugerira da postoje druge dimenzije i svemiri s ljudima sličnim nama. I što je čudno, akcelerator i ovdje može pomoći.

Jednostavno rečeno, svrha akceleratora je razumjeti što je svemir, kako je nastao te dokazati ili opovrgnuti sve postojeće teorije o česticama i srodnim fenomenima. Naravno, to će trajati godinama, ali sa svakim lansiranjem pojavljuju se nova otkrića koja revolucioniraju svijet znanosti.

Činjenice o akceleratoru

Svi znaju da akcelerator ubrzava čestice do 99% brzine svjetlosti, ali malo ljudi zna da je taj postotak 99,9999991% brzine svjetlosti. Ova nevjerojatna brojka ima smisla zahvaljujući savršenom dizajnu i snažnim magnetima za ubrzanje. Treba napomenuti i neke manje poznate činjenice.

Otprilike 100 milijuna tokova podataka koji dolaze iz svakog od dva glavna detektora mogli bi ispuniti više od 100.000 CD-ROM-ova u nekoliko sekundi. Za samo mjesec dana, broj diskova bi dosegao toliku visinu da bi, kad bi ih naslagali, bili dovoljni da dosegnu Mjesec. Stoga je odlučeno da se ne prikupljaju svi podaci koji dolaze s detektora, već samo oni koji će biti dopušteni za korištenje sustavu prikupljanja podataka, koji zapravo djeluje kao filter za primljene podatke. Odlučeno je zabilježiti samo 100 događaja koji su se dogodili u trenutku eksplozije. Ovi događaji bit će zabilježeni u arhivi računalnog centra Large Hadron Collider, koji se nalazi u Europskom laboratoriju za fiziku čestica, gdje se nalazi i akcelerator. Neće se snimati oni događaji koji su zabilježeni, nego oni koji su od najvećeg interesa za znanstvenu zajednicu.

Naknadna obrada

Jednom snimljeni, stotine kilobajta podataka bit će obrađeni. U tu svrhu koristi se više od dvije tisuće računala smještenih u CERN-u. Zadatak ovih računala je obraditi primarne podatke i iz njih formirati bazu podataka koja će biti pogodna za daljnju analizu. Zatim će se generirani tok podataka poslati u GRID računalnu mrežu. Ova internetska mreža ujedinjuje tisuće računala smještenih u različitim institutima diljem svijeta i povezuje više od stotinu velikih centara smještenih na tri kontinenta. Svi takvi centri povezani su s CERN-om optičkim vlaknima za maksimalne brzine prijenosa podataka.

Govoreći o činjenicama, moramo spomenuti i fizičke pokazatelje strukture. Tunel akceleratora odstupio je od horizontalne ravnine za 1,4%. To je prvenstveno učinjeno kako bi se veći dio tunela akceleratora smjestio u monolitnu stijenu. Dakle, dubina postavljanja na suprotnim stranama je različita. Ako računamo sa strane jezera, koje se nalazi u blizini Ženeve, tada će dubina biti 50 metara. Suprotni dio ima dubinu od 175 metara.

Zanimljivo je da mjesečeve mijene utjecati na akcelerator. Čini se kako tako udaljen objekt može utjecati na takvu udaljenost. No, primijećeno je da se za vrijeme punog Mjeseca, kada nastupi plima, kopno na području Ženeve digne za čak 25 centimetara. To utječe na duljinu sudarača. Duljina se time povećava za 1 milimetar, a energija snopa također se mijenja za 0,02%. Budući da se energija snopa mora kontrolirati do 0,002%, istraživači moraju uzeti u obzir ovaj fenomen.

Zanimljivo je i da tunel sudarača ima oblik osmerokuta, a ne kruga, kako mnogi zamišljaju. Kutovi se stvaraju kratkim dijelovima. U njima su ugrađeni detektori, kao i sustav koji kontrolira snop ubrzavajućih čestica.

Struktura

Hadron Collider, čije lansiranje uključuje puno dijelova i puno uzbuđenja među znanstvenicima, nevjerojatan je uređaj. Cijeli akcelerator sastoji se od dva prstena. Mali prsten naziva se protonski sinkrotron ili, da upotrijebimo njegove kratice, PS. Veliki prsten je super protonski sinkrotron ili SPS. Zajedno, dva prstena omogućuju dijelovima da ubrzaju do 99,9% brzine svjetlosti. Istodobno, sudarač također povećava energiju protona, povećavajući njihovu ukupnu energiju za 16 puta. Također omogućuje česticama da se sudaraju jedna s drugom približno 30 milijuna puta/s. u roku od 10 sati. 4 glavna detektora proizvode najmanje 100 terabajta digitalnih podataka u sekundi. Dobivanje podataka određeno je individualnim čimbenicima. Na primjer, mogu otkriti elementarne čestice koje imaju negativan električno punjenje, a također imaju pola vrtnje. Budući da su te čestice nestabilne, njihova izravna detekcija je nemoguća, moguće je samo detektirati njihovu energiju koja će biti emitirana pod određenim kutom u odnosu na os snopa. Ova faza se naziva prva razina lansiranja. Ovu fazu nadzire više od 100 posebnih ploča za obradu podataka, koje imaju ugrađenu implementacijsku logiku. Ovaj dio posla karakterizira činjenica da se tijekom perioda prikupljanja podataka selektira više od 100 tisuća blokova podataka u sekundi. Ti će se podaci zatim koristiti za analizu, koja se odvija pomoću mehanizma više razine.

Sustavi na sljedećoj razini, naprotiv, primaju informacije iz svih niti detektora. Softver detektora radi na mreži. Tamo će koristiti veliki broj računala za obradu sljedećih blokova podataka, prosječno vrijeme između blokova je 10 mikrosekundi. Programi će morati stvoriti oznake čestica koje odgovaraju izvornim točkama. Rezultat će biti generirani skup podataka koji se sastoji od impulsa, energije, putanje i drugih koji su nastali tijekom jednog događaja.

Dijelovi akceleratora

Cijeli akcelerator može se podijeliti u 5 glavnih dijelova:

1) Akcelerator sudarača elektron-pozitron. Dio se sastoji od oko 7 tisuća magneta sa supravodljivim svojstvima. Uz njihovu pomoć, zraka se usmjerava kroz kružni tunel. Oni također koncentriraju zraku u jedan tok, čija se širina smanjuje na širinu jedne kose.

2) Kompaktni mionski solenoid. Ovo je detektor dizajniran za Opća namjena. Takav detektor služi za traženje novih pojava i, primjerice, za traženje Higgsovih čestica.

3) LHCb detektor. Značaj ovog uređaja je u potrazi za kvarkovima i njima suprotnim česticama - antikvarkovima.

4) Toroidalni instalacijski ATLAS. Ovaj detektor je dizajniran za otkrivanje miona.

5) Alisa. Ovaj detektor bilježi sudare iona olova i sudare proton-proton.

Problemi prilikom pokretanja hadronskog sudarača

Unatoč činjenici da prisutnost visoka tehnologija eliminira mogućnost pogreške, u praksi je sve drugačije. Tijekom montaže akceleratora dolazilo je do kašnjenja i kvarova. Mora se reći da ova situacija nije bila neočekivana. Uređaj sadrži toliko nijansi i zahtijeva toliku preciznost da su znanstvenici očekivali slične rezultate. Na primjer, jedan od problema s kojima su se znanstvenici suočili tijekom lansiranja bio je kvar magneta koji je fokusirao zrake protona neposredno prije njihovog sudara. Ovu ozbiljnu nesreću uzrokovalo je uništenje dijela pričvršćivača zbog gubitka supravodljivosti magneta.

Ovaj problem se pojavio 2007. Zbog toga je lansiranje sudarača nekoliko puta odgađano, a lansiranje je održano tek u lipnju; skoro godinu dana kasnije, sudarač je lansiran.

Posljednje lansiranje sudarača bilo je uspješno, prikupivši mnogo terabajta podataka.

Hadron Collider, koji je pokrenut 5. travnja 2015., uspješno radi. Tijekom mjesec dana, grede će se voziti oko prstena, postupno povećavajući njihovu snagu. Ne postoji svrha studije kao takve. Energija sudara zrake će se povećati. Vrijednost će biti podignuta sa 7 TeV na 13 TeV. Takav porast će nam omogućiti da vidimo nove mogućnosti u sudarima čestica.

U 2013. i 2014. god izvršeni su ozbiljni tehnički pregledi tunela, akceleratora, detektora i druge opreme. Rezultat je bilo 18 bipolarnih magneta sa supravodljivom funkcijom. Treba napomenuti da je njihov ukupan broj 1232 komada. Međutim, preostali magneti nisu prošli nezapaženo. U ostalom su zamijenjeni sustavi zaštite hlađenja i ugrađeni poboljšani. Poboljšan je i magnetski sustav hlađenja. To im omogućuje da ostanu na niskim temperaturama uz maksimalnu snagu.

Bude li sve u redu, sljedeće lansiranje akceleratora bit će tek za tri godine. Nakon tog razdoblja planirani su planirani radovi na poboljšanju i tehničkom pregledu sudarača.

Treba napomenuti da popravci koštaju prilično peni, ne uzimajući u obzir troškove. Hadronski sudarač od 2010. godine ima cijenu od 7,5 milijardi eura. Ova brojka stavlja cijeli projekt na prvo mjesto na listi najskupljih projekata u povijesti znanosti.

Najsnažniji akcelerator sudarajućih čestica na svijetu

Najsnažniji akcelerator nabijenih čestica sa sudarajuće zrake na svijetu, izgradio je Europski centar za nuklearna istraživanja (CERN) u podzemnom tunelu dugom 27 kilometara na dubini od 50-175 metara na granici Švicarske i Francuske. LHC je lansiran u jesen 2008., ali su zbog nesreće eksperimenti na njemu započeli tek u studenom 2009., a projektirani kapacitet dosegao je u ožujku 2010. Lansiranje sudarača privuklo je pažnju ne samo fizičara, već i običnih ljudi, budući da je u medijima izražena zabrinutost da bi eksperimenti na sudaraču mogli dovesti do kraja svijeta. U srpnju 2012. LHC je objavio otkriće čestice za koju je vrlo vjerojatno da je Higgsov bozon - njezino postojanje potvrdilo je ispravnost Standardnog modela strukture materije.

Pozadina

Akceleratori čestica prvi su se počeli koristiti u znanosti kasnih 20-ih godina 20. stoljeća za proučavanje svojstava materije. Prvi prstenasti akcelerator, ciklotron, stvorio je 1931. američki fizičar Ernest Lawrence. Godine 1932. Englez John Cockcroft i Irac Ernest Walton, koristeći multiplikator napona i prvi protonski akcelerator na svijetu, uspjeli su prvi put umjetno razdvojiti jezgru atoma: helij je dobiven bombardiranjem litija protonima. Akceleratori čestica rade pomoću električnih polja koja se koriste za ubrzavanje (u mnogim slučajevima do brzina koje se približavaju brzini svjetlosti) i zadržavanje nabijenih čestica (kao što su elektroni, protoni ili teži ioni) na zadanoj putanji. Najjednostavniji svakodnevni primjer akceleratora su televizori s katodnom cijevi, , , , .

Akceleratori se koriste za razne eksperimente, uključujući proizvodnju superteških elemenata. Za proučavanje elementarnih čestica koriste se i sudarači (od collide - "sudar") - akceleratori nabijenih čestica na sudarajućim zrakama, dizajnirani za proučavanje proizvoda njihovih sudara. Znanstvenici gredama prenose visoke kinetičke energije. Sudari mogu proizvesti nove, prethodno nepoznate čestice. Posebni detektori dizajnirani su za otkrivanje njihovog izgleda. Početkom 1990-ih najjači sudarači radili su u SAD-u i Švicarskoj. Godine 1987. u SAD-u blizu Chicaga lansiran je sudarač Tevatron s maksimalnom energijom snopa od 980 gigaelektronvolti (GeV). Riječ je o podzemnom prstenu dugom 6,3 kilometra. Godine 1989. u Švicarskoj je pušten u rad Veliki elektron-pozitronski sudarač (LEP) pod pokroviteljstvom Europskog centra za nuklearna istraživanja (CERN). Za nju je na dubini od 50-175 metara u dolini Ženevskog jezera izgrađen kružni tunel dugačak 26,7 kilometara, u kojem je 2000. godine bilo moguće postići energiju snopa od 209 GeV, , , .

U SSSR-u 1980-ih stvoren je projekt Accelerator-Storage Complex (UNC) - supravodljivi proton-protonski sudarač na Institutu za fiziku visoke energije(IHEP) u Protvinu. Bio bi superiorniji u većini pogleda od LEP-a i Tevatrona i trebao bi biti sposoban ubrzati zrake elementarnih čestica s energijom od 3 teraelektronvolta (TeV). Njegov glavni prsten, dug 21 kilometar, sagrađen je pod zemljom 1994. godine, međutim zbog nedostatka sredstava projekt je 1998. zamrznut, izgrađeni tunel u Protvinu je stavljen na konzervaciju (dovršeni su samo elementi kompleksa za ubrzanje), a gl. inženjer projekta Genadij Durov otišao na rad u SAD , , , , , , . Prema nekim ruskim znanstvenicima, da je UNK dovršen i pušten u rad, ne bi bilo potrebe za stvaranjem moćnijih sudarača: sugerirano je da bi se dobili novi podaci o fizičkim temeljima svjetskog poretka. dovoljno za prevladavanje energetskog praga od 1 TeV na akceleratorima , . Zamjenik direktora Istraživačkog instituta za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog sveučilišta i koordinator sudjelovanja ruskih instituta u projektu stvaranja Velikog hadronskog sudarača, Viktor Savrin, podsjećajući na UNK, izjavio je: "Pa, tri teraelektronvolta ili sedam. A onda tri teraelektronvolta mogla bi se kasnije dovesti do pet.” Međutim, Sjedinjene Države također su odustale od izgradnje vlastitog Superconducting Super Collidera (SSC) 1993. godine, i to iz financijskih razloga.

Umjesto izgradnje vlastitih kolajdera, fizičari iz različitih zemalja odlučili su se udružiti u okviru međunarodnog projekta, čija je ideja nastala još 1980-ih. Nakon završetka eksperimenata u švicarskom LEP-u, njegova oprema je demontirana, a na njegovom mjestu započela je izgradnja Velikog hadronskog sudarača (LHC, Large Hadron Collider, LHC) - najsnažnijeg prstenastog akceleratora nabijenih čestica na sudarajućim snopovima na svijetu. , na kojem snopovi protona s energijama sudara do 14 TeV i iona olova s ​​energijama sudara do 1150 TeV, , , , , .

Ciljevi eksperimenta

Glavni cilj izgradnje LHC-a bio je razjasniti ili opovrgnuti Standardni model, teorijski konstrukt u fizici koji opisuje elementarne čestice i tri od četiri temeljne interakcije: jaku, slabu i elektromagnetsku, isključujući gravitacijske sile. Formiranje Standardnog modela dovršeno je 1960-ih i 1970-ih godina, a sva otkrića od tada, prema znanstvenicima, opisana su prirodnim proširenjima ove teorije. Ujedno je Standardni model objasnio kako elementarne čestice međusobno djeluju, ali nije odgovorio na pitanje zašto baš tako, a ne drugačije.

Znanstvenici su primijetili da bi, da LHC nije uspio postići otkriće Higgsovog bozona (u tisku se ponekad nazivao "božjom česticom", , ), to dovelo u pitanje cijeli standardni model, što bi zahtijevalo potpunu revizija postojećih ideja o elementarnim česticama, , , , . U isto vrijeme, ako je standardni model potvrđen, neka područja fizike zahtijevaju daljnju eksperimentalnu provjeru: posebno je bilo potrebno dokazati postojanje "gravitona" - hipotetskih čestica odgovornih za gravitaciju, , .

Tehničke značajke

LHC se nalazi u tunelu izgrađenom za LEP. Većina se nalazi pod francuskim teritorijem. Tunel sadrži dvije cijevi koje idu paralelno gotovo cijelom dužinom i sijeku se na mjestima detektora u kojima će se dogoditi sudari hadrona - čestica koje se sastoje od kvarkova (za sudare će se koristiti ioni olova i protoni). Protoni se ne počinju ubrzavati u samom LHC-u, već u pomoćnim akceleratorima. Snopovi protona “startuju” u linearnom akceleratoru LINAC2, potom u PS akceleratoru, nakon čega ulaze u 6,9 kilometara dug prsten super proton sinkrotrona (SPS) i nakon toga završavaju u jednoj od LHC cijevi, gdje za još 20 minuta prenosit će im se energija do 7 TeV. Eksperimenti s ionima olova započet će na linearnom akceleratoru LINAC3. Zrake na svom putu drži 1600 supravodljivih magneta, od kojih su mnogi teški i do 27 tona. Ovi magneti se hlade tekućim helijem na ultra niske temperature: 1,9 stupnjeva iznad apsolutne nule, hladnije svemir , , , , , , , .

Brzinom od 99,9999991 posto brzine svjetlosti, čineći više od 11 tisuća krugova oko prstena sudarača u sekundi, protoni će se sudarati u jednom od četiri detektora - najsloženijih sustava LHC-a, , , , , . Detektor ATLAS dizajniran je za traženje novih nepoznatih čestica koje bi mogle pružiti tragove znanstvenicima u njihovoj potrazi za "novom fizikom" osim Standardnog modela. CMS detektor dizajniran je za dobivanje i proučavanje Higgsovog bozona tamna tvar. Detektor ALICE dizajniran je za proučavanje materije nakon Velikog praska i traženje kvark-gluonske plazme, a LHCb detektor će istraživati ​​razlog prevalencije materije nad antimaterijom i istraživati ​​fiziku b-kvarkova. U budućnosti se planira puštanje u rad još tri detektora: TOTEM, LHCf i MoEDAL.

Za obradu rezultata eksperimenata u LHC-u koristit će se namjenska distribuirana računalna mreža GRID, sposobna prenijeti do 10 gigabita informacija u sekundi u 11 računalnih centara diljem svijeta. Svake godine više od 15 petabajta (15 tisuća terabajta) informacija očitat će se s detektora: ukupni protok podataka četiri eksperimenta može doseći 700 megabajta u sekundi, , , , . U rujnu 2008. hakeri su uspjeli hakirati web stranicu CERN-a i, prema njihovim riječima, dobili pristup kontrolama sudarača. Međutim, zaposlenici CERN-a objasnili su da je LHC sustav upravljanja izoliran od interneta. U listopadu 2009. Adlen Ishor, jedan od znanstvenika koji su radili na eksperimentu LHCb u LHC-u, uhićen je pod sumnjom da je surađivao s teroristima. Međutim, kako je izvijestila uprava CERN-a, Ishor nije imao pristup podzemnim prostorijama sudarača i nije radio ništa što bi moglo biti od interesa za teroriste. U svibnju 2012. Ishor je osuđen na pet godina zatvora.

Cijena i povijest izgradnje

Godine 1995. troškovi izgradnje LHC-a procijenjeni su na 2,6 milijardi švicarskih franaka, isključujući troškove provođenja eksperimenata. Planirano je da će eksperimenti započeti za 10 godina - 2005. godine. Godine 2001. proračun CERN-a je srezan i na troškove izgradnje dodano je 480 milijuna franaka (ukupna cijena projekta tada je bila oko 3 milijarde franaka), što je dovelo do odgode lansiranja sudarača do 2007. godine. Godine 2005. inženjer je umro tijekom izgradnje LHC-a: tragediju je izazvao teret koji je pao s dizalice.

Lansiranje LHC-a nije odgođeno samo zbog problema s financiranjem. Godine 2007. otkriveno je da Fermilabova opskrba supravodljivim magnetskim dijelovima ne zadovoljava zahtjeve dizajna, zbog čega je lansiranje sudarača odgođeno godinu dana.

10. rujna 2008. lansiran je prvi snop protona u LHC. Bilo je planirano da se za nekoliko mjeseci izvedu prvi sudari na sudaraču, no 19. rujna, zbog neispravnog spoja dvaju supravodljivih magneta na LHC-u, dogodila se nesreća: magneti su bili onesposobljeni, više od 6 tona tekućeg helija prolio se u tunel, a vakuum u cijevima akceleratora je prekinut. Sudarač je morao biti zatvoren zbog popravka. Unatoč nesreći, 21. rujna 2008. održana je svečanost puštanja LHC-a u rad. U početku su eksperimenti trebali biti nastavljeni u prosincu 2008., ali je zatim datum ponovnog pokretanja odgođen za rujan, a zatim za sredinu studenog 2009., dok su prvi sudari planirani da se održe tek 2010. Prva probna lansiranja snopova iona olova i protona duž dijela LHC prstena nakon nesreće izvršena su 23. listopada 2009. godine. 23. studenog napravljeni su prvi sudari snopova u detektoru ATLAS, a 31. ožujka 2010. sudarač je proradio punom snagom: tog dana zabilježen je sudar snopova protona pri rekordnoj energiji od 7 TeV. U travnju 2012. godine zabilježena je još veća energija sudara protona - 8 TeV.

Godine 2009. cijena LHC-a procijenjena je na između 3,2 i 6,4 milijarde eura, što ga čini najskupljim znanstvenim eksperimentom u povijesti čovječanstva.

Međunarodna suradnja

Napomenuto je da projekt razmjera LHC-a ne može napraviti jedna država sama. Nastao je naporima ne samo 20 država članica CERN-a: više od 10 tisuća znanstvenika iz više od stotinu zemalja sudjelovalo je u njegovom razvoju Globus.. . Od 2009. LHC projekt vodi glavni direktor CERN-a Rolf-Dieter Heuer. Rusija također sudjeluje u stvaranju LHC-a kao promatrač u CERN-u: 2008. oko 700 ruskih znanstvenika radilo je na Velikom hadronskom sudaraču, uključujući i zaposlenike IHEP-a.

U međuvremenu, znanstvenici iz jedne od europskih zemalja gotovo su izgubili priliku sudjelovati u eksperimentima na LHC-u. U svibnju 2009., austrijski ministar znanosti Johannes Hahn najavio je povlačenje zemlje iz CERN-a 2010., objašnjavajući da je članstvo u CERN-u i sudjelovanje u LHC programu preskupo i ne donosi opipljive povrate znanosti i sveučilištima u Austriji. Bilo je riječi o mogućim godišnjim uštedama od oko 20 milijuna eura, što predstavlja 2,2 posto proračuna CERN-a i oko 70 posto sredstava koje austrijska vlada izdvaja za sudjelovanje u međunarodnim istraživačkim organizacijama. Austrija je obećala konačnu odluku o povlačenju donijeti u jesen 2009. godine. Međutim, naknadno je austrijski kancelar Werner Faymann rekao da njegova zemlja neće napustiti projekt i CERN.

Glasine o opasnosti

U tisku su kružile glasine da LHC predstavlja opasnost za čovječanstvo, jer bi njegovo lansiranje moglo dovesti do kraja svijeta. Povod su bile izjave znanstvenika da bi uslijed sudara u sudaraču mogle nastati mikroskopske crne rupe: odmah su se pojavila mišljenja da bi cijela Zemlja mogla biti “usisana” u njih, pa je LHC prava “Pandorina kutija” , , , , . Bilo je i mišljenja da bi otkriće Higgsovog bozona dovelo do nekontroliranog rasta mase u svemiru, a eksperimenti u potrazi za "tamnom materijom" mogli bi dovesti do pojave "čudnjaka" (prijevod pojma na ruski pripada astronomu Sergej Popov) - "čudna materija" ", koja je u dodiru s običnom materijom može pretvoriti u "prugu". Napravljena je usporedba s romanom Kurta Vonneguta Cat's Cradle, u kojem je fiktivni materijal Ice-Nine uništio život na planetu. Neke publikacije, pozivajući se na mišljenja pojedinih znanstvenika, također su izjavile da bi eksperimenti na LHC-u mogli dovesti do pojave "crvotočina" u vremenu, kroz koje bi se čestice ili čak živa bića mogla prenijeti u naš svijet iz budućnosti. Međutim, pokazalo se da su riječi znanstvenika novinari iskrivili i netočno protumačili: u početku su govorili o "mikroskopskim vremenskim strojevima, uz pomoć kojih samo pojedinačne elementarne čestice mogu putovati u prošlost".

Znanstvenici su više puta izjavili da je vjerojatnost takvih događaja zanemariva. Okupljena je čak i posebna skupina za procjenu sigurnosti LHC-a, koja je izvršila analizu i izdala izvješće o vjerojatnosti katastrofa do kojih bi eksperimenti na LHC-u mogli dovesti. Kao što su znanstvenici izvijestili, sudari protona u LHC-u neće biti ništa opasniji od sudara kozmičkih zraka sa svemirskim odijelima astronauta: oni ponekad imaju čak i veću energiju od one koja se može postići u LHC-u. Što se tiče hipotetskih crnih rupa, one će se “rastopiti” čak i ne stižući do stijenki sudarača , , , , , .

No, glasine o mogućim katastrofama i dalje su držale javnost u neizvjesnosti. Tvorce sudarača čak su tužili: najpoznatije su tužbe protiv američkog odvjetnika i liječnika Waltera Wagnera i njemačkog profesora kemije Otta Rosslera. Optužili su CERN da je svojim eksperimentom ugrozio čovječanstvo i prekršio “pravo na život” zajamčeno Konvencijom o ljudskim pravima, ali su tvrdnje odbačene , , , , . Tisak je objavio da je zbog glasina o skorom smaku svijeta 16-godišnja djevojka počinila samoubojstvo nakon lansiranja LHC-a u Indiji.

U ruskoj blogosferi pojavio se meme "bilo bi više kao sudarač", što se može prevesti kao "više bi bilo kao kraj svijeta, nemoguće je više gledati ovu sramotu". Šala “Fizičari imaju tradiciju okupljanja i lansiranja sudarača svakih 14 milijardi godina” bila je popularna.

Znanstveni rezultati

Prvi podaci iz eksperimenata na LHC-u objavljeni su u prosincu 2009. godine. 13. prosinca 2011. stručnjaci CERN-a objavili su da su kao rezultat istraživanja na LHC-u uspjeli suziti granice vjerojatne mase Higgsovog bozona na 115,5-127 GeV i otkriti znakove postojanja željene čestice s masu od oko 126 GeV. Istog mjeseca je prvi put tijekom eksperimenata na LHC-u objavljeno otkriće nove čestice, koja nije bila Higgsov bozon i nazvana je χb (3P).

Uprava CERN-a je 4. srpnja 2012. službeno objavila otkriće s vjerojatnošću od 99,99995 posto nove čestice u području mase od oko 126 GeV, koja je, prema znanstvenicima, najvjerojatnije Higgsov bozon. Voditelj jedne od dviju znanstvenih kolaboracija koje rade na LHC-u, Joe Incandela, nazvao je ovaj rezultat "jednim od najvećih opažanja u ovom području znanosti u posljednjih 30-40 godina", a sam Peter Higgs je otkriće čestice proglasio “kraj jedne ere u fizici.” “, , .

Budući projekti

U 2013. CERN planira nadograditi LHC instaliranjem snažnijih detektora i povećanjem ukupne snage sudarača. Projekt modernizacije nazvan je Super Large Hadron Collider (SLHC). Također postoje planovi za izgradnju Međunarodnog linearnog sudarača (ILC). Njegova će cijev biti duga nekoliko desetaka kilometara, a trebao bi biti jeftiniji od LHC-a s obzirom na to da njegov dizajn ne zahtijeva upotrebu skupih supravodljivih magneta. ILC će vjerojatno biti izgrađen u Dubni, ,.

Također, neki CERN-ovi stručnjaci i znanstvenici iz SAD-a i Japana predložili su da se, nakon završetka LHC-a, počne raditi na novom vrlo velikom hadronskom sudaraču (VLHC).

Korišteni materijali

Chris Wickham, Robert Evans. "To je bozon:" Higgsova potraga nosi novu česticu. - Reuters, 05.07.2012

Lucy Christie, Marie Noelle Blessig. Physique: decouverte de la "particule de Dieu"? - Agencija France-Presse, 04.07.2012

Dennis Zbogom. Fizičari pronašli nedostižnu česticu koja se smatra ključem svemira. - The New York Times, 04.07.2012

Adlene Hicheur osuđuje cinq ans de prison, dont un avec sursis. - L"Express, 04.05.2012

Sudarač čestica eskalira potragu za istraživanjem svemira. - Agencija France-Presse, 06.04.2012

Jonathan Amos. LHC izvješćuje o otkriću svoje prve nove čestice. - BBC vijesti, 22.12.2011

Leonid Popov. Prva nova čestica uhvaćena je u LHC-u. - membrana, 22.12.2011

Stephen Shankland. Fizičari CERN-a pronašli nagovještaj Higgsovog bozona. - CNET, 13.12.2011

Paul Rincon. LHC: Higgsov bozon "možda je uočen". - BBC vijesti, 13.12.2011

Da, uspjeli smo! - Bilten CERN-a, 31.03.2010

Richard Webb. Fizičari žure objaviti prve rezultate LHC-a. - Novi znanstvenik, 21.12.2009

Priopćenje za javnost. Dvije kružne zrake dovode do prvih sudara u LHC-u. - CERN (cern.ch), 23.11.2009

Čestice su se vratile u LHC! - CERN (cern.ch), 26.10.2009

Prvi ioni olova u LHC-u. - LHC testovi ubrizgavanja (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009

Charles Bremner, Adam Sage. Fizičarka hadronskog sudarača Adlene Hicheur optužena za terorizam. - Vrijeme, 13.10.2009

Dennis Zbogom. Francuski znanstvenik istražitelj u službenoj istrazi terorizma. - The New York Times, 13.10.2009

Što je ostalo od supervodljivog super sudarača? - Fizika danas, 06.10.2009

LHC će raditi na 3,5 TeV u ranom dijelu 2009.-2010., a kasnije raste. - CERN (cern.ch), 06.08.2009

Odbor za eksperimente LHC-a. - CERN (cern.ch), 30.06.2009