Zderzacz hadronów po restarcie. Jeszcze większa moc i nowe możliwości eksperymentów

W Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN rozpoczęto proces restartu Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), największego na świecie akceleratora cząsteczek. Naukowcy mają nadzieję, że unowocześnienie maszyny, które kosztowało 124 mln euro, pomoże rozwikłać kolejne tajemnice Wszechświata. Po modernizacji w LHC, akceleratorze znajdującym się w CERN w pobliżu Genewy w Szwajcarii, będzie można prowadzić eksperymenty na znacznie wyższych energiach niż dotychczas. Dwie wiązki protonów - każda o średnicy mniejszej niż jedna trzecia grubości ludzkiego włosa - będą mieć energię porównywalną do detonacji 154 ton TNT. Naukowcy spodziewają się, że dzięki zwiększeniu energii zderzeń będą mogli badać niedostępne dotąd aspekty fizyki wielkich energii - np. ciemną materię czy hipotetyczne istnienie nowych cząstek elementarnych.

Czarne dziury i właściwości bozonu Higgsa

Niewykluczone, że możliwe stanie się wytworzenie mikroskopijnych czarnych dziur. Dwa lata temu naukowcy "złapali" bozon Higgsa, zwany też boską cząsteczką, nieuchwytną cząstkę elementarną, której przypisuje się udział w procesie nadawania masy materii. W ubiegłym roku potwierdzenie istnienia cząsteczki przyniosło Peterowi Higgsowi - emerytowanemu profesorowi fizyki z Uniwersytetu Edynburskiego, który przewidział jej istnienie w 1964 r. - Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Ograniczona moc maszyny przed modernizacją uniemożliwiała naukowcom zbadanie wszystkich właściwości bozonu Higgsa i zgłębienie niektórych aspektów, jak choćby przyczyn Wielkiego Wybuchu - "eksplozji" energii 13,7 mld lat temu, od której według naukowców rozpoczęła się historia Wszechświata. LHC, urządzenie o obwodzie 27 km, zatrzymano w lutym 2013 r.

Co się stało z antymaterią?
- Wciąż nie rozumiemy Wszechświata - mówi profesor Tara Shears z Uniwersytetu w Liverpoolu, która kieruje eksperymentem LHCb, detektorem cząstek elementarnych, jednym z czterech eksperymentów przy LHC. Jej zespół próbuje wyjaśnić, co stało się z antymaterią, która według naukowców powstała podczas Wielkiego Wybuchu w tej samej ilości co materia, choć jak dotąd nie udało się odkryć jej skupisk we Wszechświecie. - Chcemy sprawdzić, co nowe dane powiedzą nam na temat antymaterii i dlaczego tych cząsteczek jest tak niewiele - mówi Shears. - Zamierzamy dokładniej zbadać wskazówki uzyskane podczas eksperymentów z niższymi energiami. Wtedy ich zachowanie odbiegało od naszych oczekiwań. Osobie o przeciętnej znajomości fizyki trudno wyobrazić sobie moc zmodernizowanego zderzacza LHC, który za pomocą magnesów przyśpiesza wiązki protonów do prędkości bliskiej prędkości światła. Każdy proton ma energię komara, ale każda zbitka cząsteczek składa się ze 115 mld protonów i ma energię 150-kilogramowego motocykla poruszającego się z prędkością 150 km/godz. Wiązka składa się 2808 zbitek, tunel o kształcie pierścienia okrążają dwie takie wiązki, poruszające się w przeciwnych kierunkach - ich energię można porównać do całego składu pociągu Eurostar podróżującego z maksymalną prędkością.

źródło: AIP