Lielais hadronu sadursme (LHC) ir mūsdienu daļiņu fizikas brīnums, kas pētniekiem ļāvis ienirt realitātes dziļumos. Tās pirmsākumi meklējami jau 1977. gadā, kad senais Džons Adams, bijušais Eiropas Kodolpētījumu organizācijas (CERN) direktors, ieteica uzbūvēt pazemes tuneli, kurā varētu izvietot daļiņu paātrinātāju, kas spēj sasniegt ārkārtīgi lielu enerģiju, Fiziķa Tomasa Šērnera-Sadeniusa 2015. gada vēstures dokuments.
Projekts tika oficiāli apstiprināts divdesmit gadus vēlāk, 1997. gadā, un tika sākta būvniecība 16,5 jūdžu (27 kilometru) garumā, kas šķērsoja zem Francijas un Šveices robežas un kas spēja paātrināt daļiņas līdz 99,99 procentiem gaismas ātruma un sagraut tos. kopā. Gredzena iekšienē 9 300 magnēti virza lādētu daļiņu paciņas divos pretējos virzienos ar ātrumu 11 245 reizes sekundē, beidzot apvienojot tās sadursmei ar galvu. Iekārta katru sekundi spēj radīt aptuveni 600 miljonus sadursmju, izdalot neticami daudz enerģijas un ik pa laikam eksotiskas un nekad iepriekš neredzētas smagas daļiņas. LHC darbojas ar enerģiju, kas ir 6,5 reizes augstāka nekā iepriekšējais rekordu glabājošais daļiņu paātrinātājs, Fermilab demontētais Tevatron ASV.
LHC celtniecība kopumā izmaksāja 8 miljardus dolāru, no kuriem 531 miljons dolāru bija no ASV. Tā eksperimentos sadarbojas vairāk nekā 8000 zinātnieku no 60 dažādām valstīm. Akselerators pirmo reizi ieslēdza savus starus 2008. gada 10. septembrī, saduroties daļiņām tikai desmit miljonās daļas no sākotnējās projektētās intensitātes.
Pirms tā darbības sākšanas daži baidījās, ka jaunais atomu iznīcinātājs iznīcinās Zemi, iespējams, izveidojot visu patērējošo melno caurumu. Bet jebkurš cienījams fiziķis apgalvo, ka šādas rūpes nav pamatotas.
"LHC ir drošs, un visi ieteikumi, ka tas varētu radīt risku, ir tīri izdomājumi," iepriekš CERN ģenerāldirektors Roberts Aimars pastāstīja LiveScience.
Tas nenozīmē, ka iekārta nevarētu būt kaitīga, ja to nepareizi izmanto. Ja jūs pielīmētu jūs ar gaismu, kas fokusē kustībā esošā gaisa kuģa nesēja enerģiju līdz mazāk nekā milimetra platumam, caur to caurums tiktu izveidots caurums, un tad tuneļa starojums jūs nogalinātu.
Novatoriski pētījumi
Pēdējo 10 gadu laikā LHC ir sagrauzusi atomus abiem galvenajiem eksperimentiem, ATLAS un CMS, kuri darbojas un analizē savus datus atsevišķi. Tas ir paredzēts, lai nodrošinātu, ka neviena sadarbība neietekmē otru, un ka katrs nodrošina savas māsas eksperimenta pārbaudi. Instrumenti ir izveidojuši vairāk nekā 2000 zinātnisko rakstu par daudzām pamata daļiņu fizikas jomām.
2012. gada 4. jūlijā zinātniskā pasaule ar pūta elpu vēroja, kā LHC pētnieki paziņoja par Higsa boza atklāšanu - pēdējo mīklas gabalu piecu gadu desmitu vecā teorijā, ko sauc par fizikas standarta modeli. Standarta modelis mēģina uzskaitīt visas zināmās daļiņas un spēkus (izņemot smagumu) un to mijiedarbību. Jau 1964. gadā britu fiziķis Pīters Higss rakstīja rakstu par daļiņu, kurai tagad ir viņa vārds, paskaidrojot, kā Visumā rodas masa.
Higss faktiski ir lauks, kas caurstrāvo visu telpu un velk uz visām daļiņām, kas tam pārvietojas. Dažas daļiņas lēnāk iziet cauri laukam, un tas atbilst to lielākajai masai. Higsa bozons ir šī lauka izpausme, kuru fiziķi jau pusgadsimtu veica pakaļdzīšanos. LHC tika skaidri izveidots, lai beidzot notvertu šo nenotveramo karjeru. Galu galā secinot, ka Higsam ir 125 reizes lielāka protona masa, gan Pīters Higss, gan Beļģijas teorētiskais fiziķis Fransuā Englerts 2013. gadā saņēma Nobela prēmiju par tā eksistences prognozēšanu.
Pat ar Higsa rokā fiziķi nevar atpūsties, jo standarta modelim joprojām ir daži caurumi. Pirmkārt, tas nenodarbojas ar smagumu, uz kuru lielākoties attiecas Einšteina relativitātes teorijas. Tas arī nepaskaidro, kāpēc Visums ir veidots no matērijas, nevis no antimateriāla, kam laika sākumā vajadzēja radīt aptuveni vienādos daudzumos. Un tas pilnīgi klusē par tumšo matēriju un tumšo enerģiju, kas vēl bija jāatklāj, kad tā pirmo reizi tika radīta.
Pirms LHC ieslēgšanas daudzi pētnieki būtu teikuši, ka nākamā lielā teorija ir zināma kā supersimetrija, kas visām zināmajām daļiņām pievieno līdzīgus, bet daudz masīvākus dvīņu partnerus. Viens vai vairāki no šiem smagajiem partneriem varēja būt ideāls kandidāts daļiņām, kas veido tumšo vielu. Un supersimetrija sāk iegūt gravitācijas pakāpi, izskaidrojot, kāpēc tā ir tik vājāka nekā pārējie trīs pamata spēki. Pirms Higsa atklājuma daži zinātnieki cerēja, ka bozons galu galā nedaudz atšķirsies no standarta modeļa paredzētā, norādot uz jauno fiziku.
Bet, kad Higss parādījās, tas bija neticami normāli, tieši tādā masu diapazonā, kur standarta modelis teica, ka tāds būs. Lai arī tas ir liels modeļa sasniegums, tas fiziķiem ir ļāvis turpināt darbu. Daži ir sākuši runāt par pazaudētajām desmitgadēm, meklējot teorijas, kas labi izklausījās uz papīra, bet, šķiet, neatbilst faktiskajiem novērojumiem. Daudzi cer, ka nākamie LHC datu apkopojumi palīdzēs noskaidrot šo sajukumu.
LHC tika slēgts 2018. gada decembrī, lai veiktu divu gadu jauninājumus un remontu. Kad tas atgriezīsies tiešsaistē, tas spēs sagraut atomus, nedaudz palielinot enerģiju, bet divreiz vairāk sadursmju sekundē. Kāds to atradīs, ir ikviena minējums. Jau tiek runāts par vēl jaudīgāku daļiņu paātrinātāju tā aizstāšanai, kas atrodas tajā pašā apgabalā, bet četras reizes pārsniedz LHC izmēru. Milzīgās nomaiņas būvniecība varētu prasīt 20 gadus un 27 miljardus dolāru.
