Ženeva - Evropska organizacija za jedrske raziskave Cern v Švici je zagnala najzmogljivejši in največji doslej zgrajeni pospeševalnik delcev. Po 27-kilometrskem predoru velikega hadronskega trkalnika so že poleteli prvi protoni, kar je del prvih poskusov njegovega delovanja. Pospeševalnik delcev v Cernu naj bi pripomogel k večjemu razumevanju nastanka materije in tudi vesolja.
Pospeševalnik delcev je vreden več milijard dolarjev, z njim pa bodo raziskovali najmanjše delce in poskušali poustvariti razmere ob velikem poku. Ena od teorij namreč pravi, da je vesolje nastalo z velikansko eksplozijo. Cernova nova pridobitev naj bi znanstvenikom tako omogočila boljši vpogled v nastanek materije, poleg tega pa naj bi s pomočjo pospeševalnika odpravili nekatere sive lise v znanosti na tem področju.
Projekt je navdušil raziskovalce iz več kot 80 držav. Med sodelujočimi raziskovalci so tudi slovenski znanstveniki, čeprav Slovenija ni članica Cerna. Kljub temu pa sta Institut Jožef Stefan in Fakulteta za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani že od vsega začetka vključena v vse faze projekta - tako v razvoj, kot tudi v obdelavo velikih količin podatkov, ki jih bodo znanstveniki šele pridobivali v poskusih v pospeševalniku v Cernu.
Pospeševalnik za 6 milijard evrov
Pospeševalnik so gradili od leta 2003, denarna sredstva pa je prispevalo več kot 20 evropskih držav. Cena celotnega projekta se giblje okoli šestih milijard evrov, največji donatorki pa sta ZDA in Japonska, ki sicer nista članici Cerna in imata v organizaciji le status opazovalk.
S svetlobno hitrostjo 150 metrov pod zemljo
S pospeševalnikom želijo v Cernu protone pospešiti do hitrosti, ki bi se izredno približala svetlobni hitrosti, kar je približno 18 milijonov kilometrov na minuto. 27-kilometrski predor pospeševalnika, ki se nahaja od 46 do 150 metrov globoko pod podeželsko pokrajino ob švicarsko-francoski meji, naj bi delci tako prepotovali kar 11.000-krat v sekundi. V Cernu upajo, da jim bo s tem uspelo poglobiti znanje o temni snovi, antimateriji in o morda še skritih dimenzijah prostora in časa.
Koncept projekta v obliki stripa
Znanstveniki so se med drugim potrudili tudi razložiti koncept delovanja pospeševalnika v bolj poljudnem jeziku, ki bi ga razumeli tudi nestrokovnjaki. Skupina znanstvenikov, ki dela na eni od glavnih inštalacij v predoru pospeševalnika, je namreč izdala strip, v katerem nastopata glavna junaka - fizik Karlo in punčka Alica -, ki pojasnjujeta koncept projekta.
Delci v obeh smereh
Po uspešnih testiranjih nove Cernove pridobitve bodo znanstveniki začeli s preizkusi in poskušali izvesti trke delcev. Ko jim bo delce uspelo uspešno izstreliti v nasprotni smeri urinega kazalca, bo sledila še izstrelitev delcev v smeri urinega kazalca. Delce bodo nato usmerili drugega proti drugemu, da bodo ti med seboj trčili, razpadli in sprostili energijo. To bodo strokovnjaki spremljali s pomočjo detektorjev, nameščenih po kavernah v velikosti katedrale, ki so razporejene vzdolž tunela.
Znanstveniki: Strah pred črnimi luknjami je odveč
Nekateri skeptiki se ob tem bojijo, da bi lahko pri poskusu nastale črne luknje, ki bi lahko ogrozile planet. V Cernu so možnost tega pojava že izključili. Nasprotniki projekta so kljub zagotovilom Cernovih strokovnjakov na okrožno sodišče na Havajih v ZDA in na Evropsko sodišče za človekove pravice vložili prošnjo za ustavitev projekta.
Kvark-gluonska plazma
Zgodovina pospeševalnikov sega nekaj desetletij nazaj. S povečevanjem zmogljivosti pospeševalnikov so znanstveniki med drugim ugotovili, da protoni in nevtroni niso najmanjši delci atoma, kot je veljalo dotlej. Ugotovili so namreč, da so nukleoni, kot sta proton ali nevtron, sestavljeni iz še manjših kvarkov in gluonov. Ob trčenju nevtronov se sprosti ogromna količina energije, ki povzroči razpad nevtrona na kvarke in gluone. Ti nato tvorijo kvark-gluonsko plazmo, ki se zelo hitro ohlaja, zaradi česar se kvarki in gluoni znova "zlepijo" in tvorijo nove protone in nevtrone.
Največja raziskovalna naprava na svetu
Veliki hadronski trkalnik je najmočnejši pospeševalnik delcev in tudi največja raziskovalna naprava, kar jih je bilo kdaj zgrajenih. Trki delcev v njem potekajo pri energijah, ki bodo sprva petkrat večje kot v dosedanjih napravah. Tako bo trkalnik omogočil meritve v povsem neraziskanem energijskem območju, kar bo prineslo bistven napredek na področju razumevanja osnovnih delcev. Med drugim se obeta odkritje Higgsovega bozona, ki je ključni element za razumevanje narave mase osnovnih delcev.
Med člani znanstvenih kolaboracij tudi raziskovalci z Inštituta Jožef Stefan in Univerze v Ljubljani
Za nadzor nad curki delcev pospeševalnik uporablja 1600 superprevodnih magnetov, sistem pa deluje ohlajen na temperaturi -271 stopinj Celzija. Znanstveni instrumenti so organizirani v pet eksperimentov, s katerimi upravlja pet velikih mednarodnih znanstvenih kolaboracij. Člani kolaboracije ATLAS, ki upravlja z istoimenskim detektorjem, so tudi raziskovalci iz Odseka za eksperimentalno fiziko delcev F9 Inštituta Jožef Stefan in Univerze v Ljubljani. V okviru sodelovanja pri projektu so v Sloveniji razvili in izdelali nekatere komponente detektorja, ki je največji detektor osnovnih delcev doslej - meri kar 46 metrov v dolžino, premer znaša 25 metrov, tehta 7000 ton in vsebuje 100 milijonov senzorjev oz. merskih kanalov.
Podatki bodo potovali po zmogljivem omrežju GEANT2
Zbrani podatki bodo v obdelavo po vsem svetu, tudi do slovenskih raziskovalcev, potovali po zelo zmogljivih računalniških omrežjih. V Sloveniji sta potrebno infrastrukturo zagotovila vseevropsko izobraževalno omrežje GEANT2 in akademska in raziskovalna mreža Slovenije Arnes. Za prenos podatkov iz Cerna omrežji omogočata večgigabitne kapacitete, kar je dovolj, da poln DVD podatkov prenesete v nekaj sekundah.
Cernov videoposnetek projekta LHC
V kontrolni sobi ob prvem zagonu pospeševalnika
Računalniška animacija delovanja pospeševalnika delcev
Obširneje o tej temi si preberite v četrkovi tiskani izdaji Dela!