Tajne najvećeg akceleratora čestica na svijetu
Ispod mirnih polja na granici između Švicarske i Francuske, nedaleko od Ženeve, nalazi se jedan od najambicioznijih znanstvenih projekata u povijesti čovječanstva — CERN (Europska organizacija za nuklearna istraživanja).
Stotinu metara ispod zemlje proteže se Veliki hadronski sudarač (LHC), golemi prsten dugačak 27 kilometara, u kojem znanstvenici istražuju najdublje tajne svemira.
Ali što se točno događa u tom podzemnom labirintu magneta, detektora i kabela? I zašto znanstvenici uopće sudaraju čestice gotovo brzinom svjetlosti?
Kako funkcionira LHC
LHC je akcelerator čestica — stroj koji protonima (sitnim česticama koje čine atomske jezgre) daje golemu energiju pomoću snažnih elektromagnetskih polja.
Kada dosegnu 99,9999991 % brzine svjetlosti, protoni se usmjeravaju u suprotnim smjerovima kroz dvije paralelne cijevi i zatim sudaraju u točno određenim točkama unutar ogromnih detektora.
Svaki sudar oslobađa ogromnu količinu energije u mikroskopskom prostoru, što znanstvenicima omogućuje da promatraju koje čestice nastaju u tim ekstremnim uvjetima.
To je poput pokušaja da se kroz mikroskop pogleda u trenutke neposredno nakon Velikog praska, kada je svemir tek nastajao.
Zašto sudaramo čestice?
Sudar čestica možda zvuči nasilno, ali upravo takvi eksperimenti otkrivaju temeljne zakone prirode.
Proučavanjem ostataka koji nastaju u sudarima, znanstvenici pokušavaju razumjeti kako je materija nastala, zašto čestice imaju masu i postoje li još nepoznate sile ili fenomeni.
Cilj je razjasniti zašto u svemiru postoji više tvari nego antitvari, kako masa uopće nastaje i može li se tamna tvar — nevidljiva supstanca koja čini većinu svemira — objasniti novom fizikom.
Što je dosad otkriveno?
Najveći uspjeh CERN-a dogodio se 2012. godine, kada su znanstvenici potvrdili postojanje Higgsovog bozona — čestice koja daje masu drugim česticama.
Ovo otkriće, predviđeno još 1960-ih, dokazano je zahvaljujući LHC-u i detektorima ATLAS i CMS, od kojih je svaki veličine višekatne zgrade i sadrži milijune senzora.
Time je potvrđen Standardni model fizike, teorija koja opisuje kako osnovne čestice i sile međusobno djeluju.
No to je tek početak — mnoga pitanja još uvijek čekaju odgovor.
Kolika je energija u igri?
Da bismo stekli dojam: čestice u LHC-u sudaraju se pri energijama do 14 teraelektronvolta (TeV) — količini energije nezamislivo velikoj na mikroskopskoj razini.
Iako te energije nisu opasne, one omogućuju uvid u kvantni svijet i ispitivanje granica poznatih zakona fizike.
Da bi se to postiglo, LHC koristi superprovodne magnete koji rade na temperaturi od –271 °C, gotovo na apsolutnoj nuli.
Sustav hlađenja jedan je od najvećih ikad izgrađenih i koristi tekući helij za održavanje stabilne temperature.
Je li to opasno?
Kada je LHC pokrenut 2008. godine, u medijima su se pojavile teorije da bi mogao stvoriti mini crne rupe koje bi “progutale” Zemlju.
Znanstvenici su te tvrdnje više puta opovrgnuli: iako se u teoriji mogu pojaviti mikroskopske crne rupe, one bi nestale u djeliću sekunde i ne bi predstavljale nikakvu prijetnju.
Slični procesi događaju se svakodnevno u atmosferi, kada kozmičke zrake udaraju u čestice zraka — i Zemlja i dalje postoji.
CERN kao simbol međunarodne suradnje
CERN nije samo laboratorij, već i primjer globalne suradnje.
Više od 10.000 znanstvenika iz više od 100 zemalja zajednički radi na projektima, razmjenjuje podatke i razvija nove tehnologije.
Upravo je u tom okruženju nastao i World Wide Web, koji je 1989. osmislio britanski znanstvenik Tim Berners-Lee kako bi olakšao razmjenu podataka među istraživačima.
Zašto je sve to važno za nas?
Iako se istraživanja u CERN-u čine udaljenima od svakodnevnog života, njihov utjecaj je ogroman.
Iz tih eksperimenata proizašle su tehnologije koje svakodnevno koristimo — medicinska dijagnostika (MRI, PET), računalne mreže, analiza velikih podataka, umjetna inteligencija i novi materijali.
CERN nas podsjeća da znatiželja nije samo osobina znanstvenika, već pokretačka snaga čovječanstva.
Kada pogledamo 100 metara pod zemlju i vidimo uređaj koji istražuje početak vremena, shvaćamo da smo — unatoč svemu — još uvijek istraživači koji traže istinu o sebi i svemiru.