DomůVýzkumFyzika částic a astrofyzika částicVelký hadronový urychlovačVelký hadronový urychlovač

Poznejte, jak se zapojit do CERNu

Pohled na LHC z ptačí perspektivy
(Kredit: CERN)

Velký hadronový urychlovač (LHC) je zdaleka nejvýkonnější urychlovač částic, jaký byl dosud postaven. Po modernizaci nyní LHC pracuje s energií, která je 7krát vyšší než u jakéhokoli předchozího zařízení! LHC sídlí v evropské laboratoři částicové fyziky CERN nedaleko Ženevy ve Švýcarsku. CERN je největší laboratoří na světě a věnuje se základním vědám.

LHC umožňuje vědcům reprodukovat podmínky, které existovaly během miliardtiny sekundy po velkém třesku, a to srážením svazků vysoce energetických protonů nebo iontů kolosální rychlostí, blížící se rychlosti světla. V tomto okamžiku, přibližně před 13,7 miliardami let, se předpokládá, že vesmír začal explozí energie a hmoty. Během těchto prvních okamžiků vznikly všechny částice a síly, které utvářejí náš vesmír a určují to, co nyní vidíme.

Vývoj vesmíru po velkém třesku
(Kredit: CERN)

LHC je přesně to, co napovídá jeho název – velký urychlovač hadronů (jakýchkoli částic složených z kvarků). Přesněji řečeno, LHC označuje urychlovač; stroj, který si zaslouží označení „velký“, nejenže váží více než 38 000 tun, ale běží v délce 27 km (16,5 mil) v kruhovém tunelu 100 metrů pod zemí. Částice jsou poháněny ve dvou svazcích obíhajících kolem LHC rychlostí 11 000 oběhů za sekundu a jsou vedeny masivními supravodivými magnety! Cesty těchto dvou svazků se pak zkříží a některé částice do sebe čelně narazí.

Urychlovač je však pouze jednou ze tří základních částí projektu LHC. Dalšími dvěma jsou:

Údržba na svazkové linii LHC
(Kredit: CERN)

  • Detektory
    Každý ze čtyř hlavních detektorů je umístěn v obrovských komorách kolem prstence LHC a slouží k detekci výsledků srážek částic. ATLAS, ALICE, CMS a LHCb.
  • Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
    Globální síť počítačů a softwaru, která je nezbytná pro zpracování množství dat zaznamenaných všemi detektory LHC.

LHC má skutečně globální rozsah, protože projekt LHC podporuje obrovská mezinárodní komunita vědců a inženýrů. Pracují v nadnárodních týmech po celém světě, staví a testují zařízení a software, účastní se experimentů a analyzují data. Velká Británie hraje v projektu významnou roli a její vědci a inženýři pracují na všech hlavních experimentech.

Ve Velké Británii se inženýři a vědci na 20 výzkumných pracovištích podílejí na navrhování a stavbě zařízení a analýze dat. Britští vědci se podílejí na všech čtyřech hlavních detektorech a počítači GRID. Britští pracovníci sídlící v CERNu mají vedoucí úlohu při řízení a provozu urychlovače a detektorů.

LHC Computing Grid Globe into the computer center
(Credit: CERN)

Celkové náklady na vybudování LHC činily přibližně 3 libry.74 miliard liber a skládaly se ze tří hlavních částí1:

  • Urychlovač (3 miliardy liber)
  • Experimenty (728 milionů liber)
  • Počítače (17 milionů liber)

Na celkových nákladech se podílelo především 20 členských států CERN a významně přispělo šest pozorovatelských zemí.

Na projektu LHC se podílelo 111 států, které se podílely na návrhu, stavbě a testování zařízení a softwaru a nyní pokračují v účasti na experimentech a analýze dat. Míra zapojení se v jednotlivých zemích liší, přičemž některé jsou schopny přispět více finančními a lidskými zdroji než jiné.

1 CERN, Zeptejte se odborníka

Mnoho britských univerzit přispívá do CERN prostřednictvím výzkumu a tak či onak podporuje vědu. Existuje však zejména 20 univerzit s britskými středisky LHC:

  • Brunelova univerzita (skupina HEP)
  • Imperial College – University of London (skupina HEP)
  • Lancasterova univerzita (skupina HEP)
  • Oxfordská univerzita (skupina PP)
  • Queen Mary –
  • . University of London (PP Group)

  • Royal Holloway – University of London (PP Group)
  • STFC Rutherford Appleton Laboratory (PPD Group)
  • University College London (HEP Group)
  • University of Birmingham (EPP Group)
  • University of Bristol (PP Group)
  • University of Cambridge (HEP Group)
  • University of Durham (IPPP, CPT)
  • University of Edinburgh (PPE Group, PPT Group)
  • University of Glasgow (PPE Group, PPT Group)
  • University of Liverpool (PP Group)
  • University of Manchester (PP Group)
  • University of Sheffield (PP Group)
  • University of Sussex (EPP Group, TPP Group)
  • University of Swansea (TPP Group)
  • University of Warwick (EPP Group)

LHC byl vybudován v tunelu původně postaveném pro předchozí urychlovač LEP (Large Electron Positron Collider). Jednalo se o nejekonomičtější řešení výstavby LEP i LHC. Bylo levnější postavit podzemní tunel než získat ekvivalentní pozemek nad zemí. Umístění zařízení pod zem také výrazně snižuje dopad LHC a souvisejících činností na životní prostředí.

Skála obklopující LHC je přirozeným štítem, který snižuje množství přirozeného záření, jež dopadá na LHC, a to snižuje rušení detektorů. A naopak, záření vznikající za chodu LHC je bezpečně odstíněno do okolí 50 až 100 metry skály.

Může LHC vytvořit nový vesmír?

Lidé někdy hovoří o tom, že LHC obnovuje Velký třesk, ale to je zavádějící. Ve skutečnosti mají na mysli následující:

  • znovuvytvoření podmínek a energií, které existovaly krátce po začátku velkého třesku, nikoliv v okamžiku, kdy velký třesk začal
  • znovuvytvoření podmínek v malém měřítku, nikoliv ve stejném měřítku jako původní Velký třesk
  • vytváření energií, které jsou neustále produkovány přirozeně (vysokoenergetickým kosmickým zářením dopadajícím na zemskou atmosféru), ale podle libosti a uvnitř sofistikovaných detektorů, které sledují, co se děje

Není Velký třesk – tedy žádná možnost vytvoření nového vesmíru.

CERN se nikdy nezabýval výzkumem jaderné energie nebo jaderných zbraní, ale udělal mnoho pro to, abychom lépe pochopili základní strukturu atomu.

Název CERN je vlastně historický pozůstatek, pocházející z názvu rady, která byla založena za účelem vytvoření evropské organizace pro fyzikální výzkum světové úrovně. Zkratka CERN znamená „Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire“ (Evropská rada pro jaderný výzkum). V době, kdy byl CERN založen (1952-1954), se fyzikální výzkum zabýval zkoumáním nitra atomu, což vysvětluje slovo „jaderný“ v jeho názvu. Rada byla rozpuštěna, jakmile vznikla nová organizace (Evropská organizace pro jaderný výzkum), ale název CERN zůstal.

To je velmi nepravděpodobné, a to ze dvou hlavních důvodů:

Za prvé, CERN a vědci a inženýři, kteří v něm pracují, a jejich výzkum nemají zájem na výzkumu zbraní. Věnují se snaze pochopit, jak svět funguje, a rozhodně ne tomu, jak ho zničit.

Druhé, vysokoenergetické svazky částic produkované v urychlovači LHC vyžadují obrovský stroj, který spotřebovává 120 MW energie a obsahuje 91 tun superchlazeného kapalného helia. Samotné paprsky mají velkou energii (ekvivalent celého vlaku Eurostar jedoucího maximální rychlostí), ale lze je udržet pouze ve vakuu. Pokud by se paprsek uvolnil do atmosféry, okamžitě by interagoval s atomy ve vzduchu a veškerou svou energii by rozptýlil na extrémně krátkou vzdálenost.

LHC sice produkuje velmi vysoké energie, ale tyto energetické úrovně jsou omezeny na malé objemy uvnitř detektorů. Každou sekundu vzniká mnoho vysokoenergetických částic ze srážek, ale detektory jsou navrženy tak, aby sledovaly a zastavily všechny částice (kromě neutrin), protože zachycení veškeré energie ze srážek je nezbytné pro identifikaci toho, jaké částice vznikly. Naprostá většina energie ze srážek je detektory pohlcena, což znamená, že jen velmi malá část energie ze srážek je schopna uniknout.

Srážky s energiemi mnohem vyššími, než jsou ty v experimentu, jsou ve vesmíru zcela běžné! Dokonce i sluneční záření bombardující naši atmosféru může přinést stejné výsledky; experimenty to dělají kontrolovanějším způsobem pro vědecké studium. Hlavní nebezpečí plynoucí z těchto úrovní energie hrozí samotnému zařízení LHC. Svazek částic má energii vlaku Eurostar jedoucího plnou rychlostí, a pokud by se stalo něco, co by svazek částic destabilizovalo, existuje reálné nebezpečí, že se veškerá tato energie odrazí do stěny svazkové trubky a magnetů LHC a způsobí velké škody.

LHC má několik automatických bezpečnostních systémů, které monitorují všechny kritické části LHC. Pokud by došlo k něčemu neočekávanému (například k výpadku napájení nebo magnetů), je svazek automaticky „vyhozen“ tím, že je vystříknut do slepého tunelu, kde je jeho energie bezpečně rozptýlena. To vše se odehrává v milisekundách, což znamená, že částice projdou jen necelé tři okruhy, než je vypuštění dokončeno.

Kontakty

Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel:

Anthony Davenport
Manažer podpory programu
Tel: +44 (0)1793 442 027

Navštivte webové stránky CERN
Pro dotazy médií prosím volejte: +44 (0)1235 445 627

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.