Badacze w długim tunelu

Fizyka | W ośrodku CERN pod Genewą powstanie akcelerator trzy razy większy od Wielkiego Zderzacza Hadronów - pisze Krzysztof Kowalski.

Aktualizacja: 25.02.2014 14:00 Publikacja: 25.02.2014 06:34

Akcelerator pod Genewą, czyli największa maszyna świata, będzie zdolny do pracy jeszcze przez 20 lat

Akcelerator pod Genewą, czyli największa maszyna świata, będzie zdolny do pracy jeszcze przez 20 lat

Foto: AFP, Fabrice Coffrini Fabrice Coffrini

300 inżynierów i fizyków wzięło udział w konferencji zorganizowanej przez Uniwersytet Genewski, poświęconej przyszłej generacji urządzeń do badań cząstek wysokich energii.

Maszyna znalazła boską cząstkę

Dzięki działającemu obecnie w CERN Wielkiemu Zderzaczowi Hadronów – LHC (Large Hadron Collider) udało się potwierdzić istnienie tzw. boskiej cząstki, bozonu Higgsa, obliczonej teoretycznie przez kilku badaczy (François Englert, Robert Brout, Peter Higgs, Gerald Guralnik, Carl R. Hagen, Tom Kibble). Istnienie tej cząstki zakładał tzw. Model Standardowy, czyli zbiór teorii opisujących podstawowe elementy budowy wszechświata.

W lipcu 2012 r. ogłoszono, że eksperymenty prowadzone w LHC potwierdziły istnienie cząstki. Kolejne eksperymenty, prowadzone przez rok, potwierdziły to odkrycie. Peter Higgs wspólnie z Francois Englertem zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za to odkrycie.

Jednak nie zamyka to sprawy. Według dotychczasowych ustaleń fizyków materia złożona ze znanych cząstek stanowi bardzo małą część, bo tylko ok. 5 proc., masy całego wszechświata. Mniej więcej jedną czwartą masy wszechświata stanowi tak zwana ciemna materia. Naukowcy są zdania, że składa się ona z cząstek jeszcze nieznanych. Co więcej, we wszechświecie występuje także tzw. ciemna energia, jej natury naukowcy jeszcze nie rozpoznali, podobnie jak nie wyjaśnili istoty zjawiska, jakim jest grawitacja.

– Aby rozwikłać te tajemnice kosmosu, są nam niezbędne urządzenia, w których możliwe będzie stwarzanie warunków jeszcze bardziej ekstremalnych niż w akceleratorach zbudowanych do tej pory. Musimy w nich zderzać cząstki z jeszcze większą energią niż obecnie, a wtedy prawdopodobnie uda się zaobserwować cząstki i interakcje między nimi, jakie umykały nie tylko uwadze, ale nawet wyobraźni badaczy – wyjaśnia prof. Nima Arkani-Hamed, fizyk z Uniwersytetu Stanforda.

Wielki Zderzacz Hadronów LHC będzie pracował jeszcze przez 20 lat. Energia zderzeń cząstek w tunelu długości 27 km jest sukcesywnie zwiększana, od 2024 r. osiągnie taki poziom, że liczba zderzeń rejestrowanych podczas eksperymentów zwiększy się dziesięciokrotnie w porównaniu ze stanem obecnym.

Ale to nie wystarcza naukowcom. Uczestnicy genewskiej konferencji zorganizowanej w ramach programu „Europejska strategia rozwoju fizyki cząstek elementarnych" postulują zbudowanie akceleratora podobnego kształtem do LHC, kołowego, którego obwód będzie miał około 100 km długości. Według założeń programu FCC przedstawionego na konferencji w Genewie (Future Circular Colliders, Kołowe Zderzacze Przyszłości) energie zderzeń, uzyskiwane w nowym akceleratorze, będą ponadsiedmiokrotnie większe od uzyskiwanych obecnie.

Budowa będzie trwała trzy dekady

Oprócz zderzacza kołowego inżynierowie i fizycy rozważają również pomysł zbudowania zderzacza liniowego CLIC (Compact Linear Collider). Tego rodzaju zderzacz mógłby powstać, gdyby udało się opanować nowatorską technologię rozpędzania cząstek, ale jak dotąd prace teoretyczne nad taką technologią nie są zaawansowane, jeszcze nie sprecyzowano, jakie byłyby potencjalne możliwości i koszty. Dlatego większe szanse, przynajmniej na razie, ma zderzacz kołowy.

Koncepcja Wielkiego Zde- rzacza Hadronów pojawiła się niespełna pół wieku temu, prace projektowe rozpoczęto ćwierć wieku temu. Praktyka pokazała, że cykl projektowania i budowy takiego urządzenia (jest to największa, w sensie gabarytów, i najpotężniejsza maszyna, jaką zbudowała ludzkość) nie może być krótszy niż 30 lat. Dlatego jeśli nowy zderzacz ma zacząć funkcjonować w połowie stulecia, prace nad konkretnym projektem powinny się rozpocząć lada chwila. Jednak dotąd nie uzgodniono nawet nazwy nowej machiny, uczestnicy genewskiej konferencji nazywali ją dość nieporadnie: VHE – LHC, Very High Energy – Large Hadron Collider.

Ośrodek naukowo-badawczy CERN – Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych na przedmieściach Genewy, na granicy Szwajcarii i Francji, wydaje się najlepszym miejscem do zbudowania największego na świecie akceleratora. CERN zatrudnia około 2600 stałych pracowników obsługujących istniejące urządzenia. Pracuje na nich jednocześnie blisko 8000 naukowców z ponad 500 instytucji badawczych z całego świata, także z Polski.

300 inżynierów i fizyków wzięło udział w konferencji zorganizowanej przez Uniwersytet Genewski, poświęconej przyszłej generacji urządzeń do badań cząstek wysokich energii.

Maszyna znalazła boską cząstkę

Pozostało jeszcze 95% artykułu
Materiał Partnera
Czy jest pan/pani za…? Oto, jak sposób zadawania pytań wpływa na odpowiedzi
Materiał Partnera
Wzór na sprawiedliwość. Jak matematyka może usprawnić budżet obywatelski?
Nauka
Naukowcy zaobserwowali „piractwo lodowe” na Antarktydzie. Zachodzi szybciej, niż sądzono
Nauka
Przełomowe odkrycie naukowców dotyczące szpaków. Podważa wcześniejsze twierdzenia
Materiał Promocyjny
Budujemy cyfrową tarczę bezpieczeństwa surowcowego