CERN (Evropska organizacija za jedrske raziskave)
Skrivnosti največjega pospeševalnika delcev na svetu
Pod mirnimi travniki na meji med Švico in Francijo, nedaleč od Ženeve, se skriva eden najnaprednejših znanstvenih projektov v zgodovini človeštva – CERN (Evropska organizacija za jedrske raziskave). Tam, 100 metrov pod zemljo, se razteza Veliki hadronski trkalnik (Large Hadron Collider – LHC), ogromen krožni tunel s 27 kilometri obsega, kjer znanstveniki raziskujejo najgloblje skrivnosti vesolja.
A kaj se pravzaprav dogaja v tem krožnem labirintu kablov, magnetov in detektorjev? In zakaj se tam trkajo delci s skoraj svetlobno hitrostjo?
Kako deluje LHC
LHC je pospeševalnik delcev, kar pomeni, da protonom (majhnim delcem, ki sestavljajo jedra atomov) dodaja energijo in jih pospešuje s pomočjo močnih elektromagnetnih polj.
Ko dosežejo 99,9999991 % svetlobne hitrosti, jih usmeri v nasprotne smeri po dveh vzporednih ceveh in jih nato spremeni v “kozmične izstrelke”, ki trčijo v točno določenih točkah znotraj detektorjev.
Vsako trčenje sprosti ogromno energije na mikroskopski razdalji, kar znanstvenikom omogoča, da opazujejo, kateri delci nastanejo v teh ekstremnih razmerah. To je podobno, kot bi skušali z mikroskopom pogledati v trenutke po Velikem poku, ko je vesolje nastalo.
Zakaj trkamo delce?
Trkanje delcev ni brez razloga. Fiziki s tem simulirajo pogoje iz prvih trenutkov po nastanku vesolja.
S preučevanjem, katere delce in energije trki sprožijo, lahko odkrivajo “gradnike stvarnosti”, ki jih ne zaznamo v naravnih pogojih.
Cilj je razumeti, zakaj ima vesolje maso, zakaj obstaja več snovi kot antisnovi, in ali je temna snov, ki naj bi sestavljala večino vesolja, resnično takšna, kot jo opisujejo teoretični modeli.
Kaj so že odkrili?
Največji znanstveni mejnik v zgodovini CERN-a se je zgodil leta 2012, ko so fiziki potrdili obstoj Higgsovega bozona – delca, ki razlaga, zakaj imajo drugi delci maso.
Ta odkritje je bilo napovedano že v 60. letih prejšnjega stoletja, vendar so ga znanstveniki lahko dokazali šele z LHC-jem. Za to so uporabili ogromne detektorje, kot sta ATLAS in CMS, vsak velik kot večnadstropna hiša, prepleten z milijoni senzorjev.
Z odkritjem Higgsovega bozona so potrdili ključen del Standardnega modela fizike, teorije, ki opisuje, kako delci in sile delujejo v našem vesolju. Vendar pa je to šele začetek – veliko vprašanj še vedno ostaja brez odgovora.
Koliko energije je v igri?
Za predstavo: delci v LHC trčijo z energijami do 14 teraelektronvoltov (TeV), kar je nepredstavljivo veliko na mikroskopski ravni.
Čeprav to ni energija, ki bi lahko povzročila eksplozijo ali uničenje, gre za izjemno koncentracijo energije v drobnem prostoru, kar omogoča vpogled v kvantni svet in nove fizikalne zakone.
Da bi to dosegli, LHC uporablja nadprevodne magnete, ki delujejo pri temperaturi –271 °C, skoraj pri absolutni ničli. Sistem ohlajanja je eden največjih na svetu – uporablja tekoči helij za vzdrževanje stabilne temperature.
Ali je nevarno?
Mediji so ob začetku delovanja LHC leta 2008 pogosto širili teorije, da bi pospeševalnik lahko ustvaril mini črne luknje, ki bi “požrle” Zemljo.
Znanstveniki so takšne trditve večkrat ovrgli: čeprav lahko nastanejo kratkožive mikro črne luknje, se te razpadejo v delčku sekunde in ne predstavljajo nobene nevarnosti.
Podobni procesi se dogajajo vsak dan v vesolju, ko kozmični žarki trčijo z delci v Zemljini atmosferi – in svet še vedno obstaja.
CERN kot mednarodni simbol sodelovanja
CERN ni samo znanstveni laboratorij, temveč tudi model mednarodnega sodelovanja.
Več kot 10.000 znanstvenikov iz preko 100 držav dela skupaj, delijo podatke, razvijajo nove tehnologije in gradijo mostove med narodi.
Iz takšnega sodelovanja je nastal celo splet (World Wide Web) – ideja, ki jo je leta 1989 razvil britanski znanstvenik Tim Berners-Lee prav v CERN-u, da bi olajšal izmenjavo podatkov med raziskovalci.
Zakaj je to pomembno za nas?
Čeprav se raziskave v CERN-u zdijo oddaljene od vsakdanjega življenja, imajo ogromen vpliv.
Iz njih izvirajo tehnologije, ki jih uporabljamo vsak dan: medicinski pospeševalniki, MRI-naprave, računalniške mreže, umetna inteligenca in celo napredni materiali.
CERN nas opominja, da radovednost ni le lastnost znanstvenikov, temveč gonilo napredka celotne civilizacije.
Ko človek pogleda 100 metrov pod zemljo in vidi napravo, ki raziskuje začetek časa, razume, da smo – kljub vsem razlikam – še vedno iskalci resnice o sebi in vesolju.