Reklama
Rozwiń
Reklama

Wielki wyścig zderzaczy

Nabiera tempa rywalizacja fizyków – kto zbuduje największy i najpotężniejszy akcelerator świata.

Publikacja: 03.11.2015 20:03

Wielki Zderzacz Hadronów, mimo że rozbudowywany, nie wystarcza fizykom

Wielki Zderzacz Hadronów, mimo że rozbudowywany, nie wystarcza fizykom

Foto: CERN

Historia widziała już różne technologiczne wyścigi: na Księżyc, do Rowu Mariańskiego, rywalizują inżynierowie budujący najszybsze samochody i pociągi, skoczkowie prześcigają się w długości swobodnego opadania, do czego potrzebne są cuda techniki w postaci balonów i kombinezonów.

A teraz rozpoczyna się arcywyścig, w szranki stają najwybitniejsi fizycy śledzący cząstki elementarne.

Daleko do finału

CERN na przedmieściach Genewy, na granicy Szwajcarii i Francji, to miejsce, w którym działa Wielki Zderzacz Hadronów – LHC (Large Hadron Collider). Jest najbardziej skomplikowaną i największą maszyną, jaką kiedykolwiek stworzono. Przeprowadzane w nim eksperymenty potwierdziły istnienie tzw. bozonu Higgsa, cząstki przewidzianej teoretycznie. Jej istnienie zakładał Model Standardowy, zbiór teorii opisujących podstawowe elementy budowy wszechświata. Peter Higgs wspólnie z François Englertem zostali uhonorowani Nagrodą Nobla za to odkrycie.

Jednak nie zamyka to sprawy. Materia złożona ze znanych cząstek stanowi tylko 5 proc. masy całego wszechświata. Jedną czwartą stanowi ciemna materia. Składa się ona z cząstek jeszcze nieznanych. We wszechświecie występuje także ciemna energia. Jej natury naukowcy jeszcze nie rozpoznali, podobnie jak nie wyjaśnili istoty grawitacji.

Więcej energii

– Aby rozwikłać te tajemnice kosmosu, są nam niezbędne urządzenia, w których możliwe będzie stwarzanie warunków jeszcze bardziej ekstremalnych niż w dotąd zbudowanych akceleratorach. 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.

Reklama
Reklama

Dlatego energia zderzeń cząstek w tunelu LHC długości 27 km jest sukcesywnie zwiększana, w 2024 roku osiągnie taki poziom, że liczba zderzeń rejestrowanych podczas eksperymentów zwiększy się dziesięciokrotnie w porównaniu ze stanem obecnym.

Ale to nie wystarcza. Fizycy postulują zbudowanie akceleratora, który będzie miał około 100 km obwodu. Energie zderzeń uzyskiwane w nowym akceleratorze będą siedmiokrotnie większe od uzyskiwanych obecnie.

Europejscy inżynierowie i fizycy rozważają również pomysł zbudowania zderzacza liniowego CLC (Compact Linear Collider), gdyby udało się opanować nowatorską technologię rozpędzania cząstek. Jednak jak dotąd prace teoretyczne nad taką technologią nie są zaawansowane, dlatego na razie większe szanse ma zderzacz kołowy.

Po chińsku

Właśnie taki zamierzają zbudować Chińczycy. Prof. Jigang Wang z Chińskiej Akademii Nauk poinformował, że prace projektowe, konsultowane przez specjalistów z wielu krajów, zakończą się w 2016 roku, a zderzacz ulokowany w mieście Qinhuangdao, 270 km na wschód od Pekinu, ruszy cztery lata później.

– Europejski LHC staje przed własnymi ograniczeniami. Zwiększenie w nim energii zderzeń jest mało prawdopodobne. Dlatego zbudujemy potężniejszą  maszynę - wyjaśnia chiński uczony.

Jednak nie wiadomo, czy się nie myli, ponieważ CERN planuje w 2025 r. poważną rozbudowę swojego zderzacza. LHC zostanie wyposażony w nowe wysokoenergetyczne urządzenie rozpędzające protony, które umożliwi wykonywanie dokładniejszych obserwacji i pomiarów niż obecnie.

Reklama
Reklama

Koncepcję gigantycznego akceleratora z tunelem długości 100 km przedstawił też amerykański fizyk Michael Peskin z National Accelerator Laboratory. Amerykanie wspominają również o planach budowy akceleratora wykorzystującego bardzo intensywny strumień neutrin, generowanych dotychczas w Fermi National Accelerator Laboratory w Batavii, 20 km na zachód od Chicago.

Czy to zapewni supremację w tej dziedzinie, nie jest oczywiste, ponieważ chęć udziału w wyścigu fizyków sygnalizują też Japończycy. Poinformowali oni o zamiarze zbudowania i uruchomienia około 2020 r. Międzynarodowego Zderzacza Liniowego – ILC (International Linear Collider), w którym elektrony i pozytony będą się zderzać z prędkością zbliżoną do prędkości światła.

Plany te, czyli wielki wyścig fizyków, mają szansę na realizację, pod warunkiem że fizycy nie zderzą się z barierą finansową. Koszty budowy akceleratorów liczone są w miliardach. Na budowę LHC pod Genewą (nie licząc kosztów eksploatacji) wydano prawie 6 mld euro.

Nowe technologie
Podcast „Rzecz w tym”: Czy jesteśmy skazani na bipolarny świat technologiczny?
Nowe technologie
Chińska rewolucja w sztucznej inteligencji. Czy Ameryka traci przewagę?
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Historyczne śródmieście Gdańska przyciąga klientów z całego kraju
Reklama
Reklama
REKLAMA: automatycznie wyświetlimy artykuł za 15 sekund.
Reklama