Suur hadronite põrketiirus (LHC) on tänapäevase osakestefüüsika imetlus, mis on võimaldanud teadlastel tegelikkuse sügavusest aru saada. Selle päritolu ulatub tagasi aastasse 1977, kui Euroopa Tuumauuringute Organisatsiooni (CERN) endine direktor Sir John Adams soovitas rajada maa-aluse tunneli, mis mahutaks osakestekiirendi, mis suudab saavutada erakordselt kõrge energia, vastavalt Füüsik Thomas Schörner-Sadeniuse 2015. aasta ajaloo paber.
Projekt kiideti ametlikult heaks kakskümmend aastat hiljem, 1997. aastal ja ehitust alustati 16,5 miili pikkusel (27 kilomeetri pikkusel) ringil, mis möödus Prantsuse-Šveitsi piiri all ja mis suutis kiirendada osakesi valguse kiirusega kuni 99,99 protsenti ja neid purustada. koos. Rõngas suunavad 9 300 magneti laetud osakeste pakette kahes vastassuunas kiirusega 11 245 korda sekundis, viies need lõpuks kokku kokkupõrkeks peaga. Rajatis on võimeline tekitama igas sekundis umbes 600 miljonit kokkupõrget, kulutades uskumatult palju energiat ja igaüks kord-ajalt eksootilisi ja kunagi varem nägemata raskeid osakesi. LHC töötab 6,5 korda suurema energiaga kui eelmine rekordiline osakestekiirendi, Fermilabi USAs kasutusest kõrvaldatud Tevatron.
LHC ehitamine läks maksma kokku 8 miljardit dollarit, millest 531 miljonit dollarit tuli USA-st. Selle katsetes teevad koostööd enam kui 8000 teadlast 60 erinevast riigist. Gaasipedaal lülitas oma talad esmakordselt sisse 10. septembril 2008, põrkudes osakesi algsest kavandatud intensiivsusest vaid kümme miljonit.
Enne tegevuse alustamist kartsid mõned, et uus aatomipurustaja hävitab Maa, luues võib-olla kõikehõlmava musta augu. Kuid iga lugupeetud füüsik väidab, et sellised mured on alusetud.
"LHC on ohutu ja kõik ettepanekud, mis võivad tekitada riski, on puhas väljamõeldis," on CERNi peadirektor Robert Aymar LiveScience'ile varem öelnud.
See ei tähenda, et rajatis ei saaks vale kasutamise korral potentsiaalselt kahjulik olla. Kui te peaksite käega kinni lööma tala, mis koondab liikumisel liikuva lennukikandja energia alla millimeetri laiusele, teeks selle otse läbi augu ja siis tapaks tunnelis olev kiirgus teid.
Murrangulised uuringud
Viimase 10 aasta jooksul on LHC purustanud aatomid oma kahe peamise katse - ATLAS ja CMS - jaoks, mis töötavad ja analüüsivad oma andmeid eraldi. Selle eesmärk on tagada, et kumbki koostöö ei mõjuta üksteist ja et mõlemad kontrollivad oma õde eksperimenti. Need instrumendid on genereerinud enam kui 2000 teadustööd osakeste põhifüüsika paljudes valdkondades.
4. juulil 2012 jälgis teadusmaailm õhinal õhku, kui LHC teadlased teatasid Higgsi bosoni, viiekümne aasta vanuse teooria, mille nimi on füüsika standardmudel, viimasest mõistatuseosast. Standardmudel püüab arvestada kõigi teadaolevate osakeste ja jõududega (välja arvatud gravitatsioon) ja nende vastasmõjudega. Briti füüsik Peter Higgs kirjutas tagasi 1964. aastal osakese kohta, mis nüüd tema nime kannab, selgitades, kuidas mass universumis tekib.
Higgs on tegelikult väli, mis tungib läbi kogu ruumi ja lohistab kõiki osakesi, mis sellest läbi liiguvad. Mõned osakesed läbivad põldu aeglasemalt ja see vastab nende suuremale massile. Higgsi boson on selle välja ilming, mida füüsikud olid juba pool sajandit jälitanud. LHC ehitati selgesõnaliselt, et see tabamatu karjäär lõpuks hõivata. Lõpuks leides, et Higgsi prootonimass oli 125-kordne, anti Peterburi ja Belgia teoreetilise füüsiku Francois Englertile selle olemasolu ennustamise eest 2013. aastal Nobeli preemia.
Isegi käes oleva Higgsi käes ei saa füüsikud puhata, sest standardmudelil on siiski mõned augud. Esiteks ei käsitle see gravitatsiooni, mida katavad enamasti Einsteini relatiivsusteooriad. Samuti ei selgita see, miks universum koosneb mateeriast, mitte antimaterjalist, mis oleks tulnud aja alguses luua võrdsetes kogustes. Ja see vaikib täielikult tumedast ainest ja pimedast energiast, mis selle loomise ajal oli veel avastamata.
Enne LHC sisselülitamist oleks paljud teadlased öelnud, et järgmine suur teooria on supersümmeetria, mida lisab kõigile teadaolevatele osakestele sarnaseid, kuid palju massiivsemaid kaksikpartnereid. Üks või mitu neist rasketest partneritest võisid olla tumeda aine moodustavate osakeste jaoks ideaalne kandidaat. Ja supersümmeetria hakkab hakkama saama gravitatsiooni osas, selgitades, miks see on nii palju nõrgem kui ülejäänud kolm põhijõudu. Enne Higgsi avastust lootsid mõned teadlased, et boson saab lõpuks pisut teistsuguse kui see, mida standardmudel ennustas, vihjates uuele füüsikale.
Kuid kui Higgs üles astus, oli see uskumatult normaalne, täpselt selles massivahemikus, kus standardmudel seda väitis. Kuigi see on standardmudeli jaoks suur saavutus, on see jätnud füüsikud ilma heade juhisteta. Mõni on hakanud rääkima kadunud aastakümnetest, jälitades teooriaid, mis kõlasid küll paberil hästi, kuid ei näi vastavat tegelikele tähelepanekutele. Paljud loodavad, et LHC järgmised andmete kogumise katsed aitavad selle jama ära kustutada.
LHC suleti 2018. aasta detsembris, et läbida kaheaastane uuendus ja remont. Veebis tagasi jõudes suudab see aatomeid purustada koos energia väikese suurenemisega, kuid kahekordse kokkupõrke arvu korral sekundis. Mida see siis leiab, on kellegi arvata. Juba on räägitud veel võimsamast osakestekiirendist selle asendamiseks, mis asub samas piirkonnas, kuid neli korda suurem kui LHC. Tohutu asendamise ehitamine võib võtta 20 aastat ja 27 miljardit dollarit.
