Lær mere om at blive involveret i CERN
Et fugleperspektiv af LHC
(Credit: CERN)
The Large Hadron Collider (LHC) er langt den kraftigste partikelaccelerator, der er bygget til dato. Efter en opgradering fungerer LHC nu ved en energi, der er 7 gange højere end nogen tidligere maskine! LHC er baseret på det europæiske partikelfysiklaboratorium CERN i nærheden af Genève i Schweiz. CERN er verdens største laboratorium og er dedikeret til at forfølge grundlæggende videnskab.
LHC giver forskerne mulighed for at reproducere de forhold, der eksisterede inden for en milliardedel af et sekund efter Big Bang, ved at kollidere stråler af højenergiprotoner eller -ioner med kolossale hastigheder, tæt på lysets hastighed. Dette var det øjeblik for ca. 13,7 milliarder år siden, hvor universet menes at være startet med en eksplosion af energi og stof. I disse første øjeblikke opstod alle de partikler og kræfter, der former vores univers, og som definerer det, vi ser nu.
Universets udvikling efter big bang
(Kilde: CERN)
LHC er præcis, hvad navnet antyder – en stor collider af hadroner (enhver partikel, der består af kvarker). Strengt taget henviser LHC til collideren; en maskine, der fortjener at blive betegnet som “stor”, da den ikke blot vejer mere end 38.000 tons, men også løber 27 km i en cirkulær tunnel 100 meter under jorden. Partiklerne bliver sendt af sted i to stråler, der går rundt om LHC med en hastighed på 11.000 kredsløb i sekundet, styret af massive superledende magneter! Disse to bjælker bliver derefter bragt til at krydse hinanden, og nogle af partiklerne smadrer frontalt ind i hinanden.
Collideren er imidlertid kun en af tre væsentlige dele af LHC-projektet. De to andre er:
Vedligeholdelse af LHC-strålen
(Credit: CERN)
- Detektorerne
Hver af de fire hoveddetektorer sidder i store kamre rundt om LHC-ringen for at registrere resultaterne af partiklernes kollisioner. ATLAS, ALICE, CMS og LHCb. - Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
Et globalt netværk af computere og software, som er afgørende for behandlingen af de store mængder data, der registreres af alle LHC’s detektorer.
LHC er virkelig globalt, fordi LHC-projektet støttes af et enormt internationalt fællesskab af forskere og ingeniører. De arbejder i multinationale teams over hele verden og bygger og afprøver udstyr og software, deltager i eksperimenter og analyserer data. Det Forenede Kongerige spiller en vigtig rolle i projektet og har videnskabsfolk og ingeniører, der arbejder på alle de vigtigste eksperimenter.
I Det Forenede Kongerige er ingeniører og videnskabsfolk på 20 forskningssteder involveret i at designe og bygge udstyr og analysere data. Forskere fra Det Forenede Kongerige er involveret i alle fire hoveddetektorer og computeren GRID. Britisk personale med base på CERN har ledende roller i forvaltningen og driften af kollidereren og detektorerne.
LHC Computing Grid Globe ind i computercentret
(Credit: CERN)
De samlede omkostninger ved at bygge LHC var ca. 3 £.74 milliarder pund, som bestod af tre hovedkomponenter1:
- Acceleratoren (3 milliarder pund)
- Eksperimenterne (728 millioner pund)
- Computerne (17 millioner pund)
De samlede omkostninger blev hovedsageligt delt af CERN’s 20 medlemsstater, med betydelige bidrag fra de seks observatørnationer.
LHC-projektet involverede 111 nationer i at designe, bygge og afprøve udstyr og software, og det fortsætter nu med deres deltagelse i eksperimenter og analyse af data. Graden af involvering varierer fra land til land, idet nogle er i stand til at bidrage med flere finansielle og menneskelige ressourcer end andre.
1 CERN, Ask an Expert
Mange af Storbritanniens universiteter bidrager til CERN gennem forskning og støtter videnskaben på den ene eller den anden måde. Men der er især 20 universiteter med britiske LHC-centre:
- Brunel University (HEP Group)
- Imperial College – University of London (HEP Group)
- Lancaster University (HEP Group)
- Oxford University (PP Group)
- 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-gruppe, PPT-gruppe)
- University of Glasgow (PPE-gruppe, 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 er blevet bygget i en tunnel, der oprindeligt blev bygget til en tidligere collider, LEP (Large Electron Positron Collider). Dette var den mest økonomiske løsning til at bygge både LEP og LHC. Det var billigere at bygge en underjordisk tunnel end at erhverve den tilsvarende jord over jorden. Ved at placere maskinen under jorden reduceres også i høj grad miljøpåvirkningen fra LHC og de tilhørende aktiviteter.
Bjerget omkring LHC er et naturligt skjold, der reducerer mængden af naturlig stråling, der når frem til LHC, og dette reducerer interferens med detektorerne. Omvendt er den stråling, der produceres, når LHC er i drift, sikkert afskærmet til omgivelserne af 50-100 meter sten.
Kan LHC skabe et nyt univers?
Man taler nogle gange om, at LHC genskaber Big Bang, men det er misvisende. Det, de faktisk mener, er:
- genoprette de forhold og energier, der eksisterede kort efter Big Bang’s start, ikke det øjeblik, hvor Big Bang startede
- genoprette forhold på en meget lille skala, ikke på samme skala som det oprindelige Big Bang
- Skabelse af energier, der til stadighed produceres naturligt (af kosmisk stråling med høj energi, der rammer jordens atmosfære), men efter behag og inden for sofistikerede detektorer, der sporer, hvad der sker
Ingen Big Bang – altså ingen mulighed for at skabe et nyt univers.
CERN har aldrig været involveret i forskning i atomkraft eller atomvåben, men har gjort meget for at øge vores forståelse af atomets fundamentale struktur.
Titlen CERN er faktisk en historisk rest, fra navnet på det råd, der blev stiftet for at etablere en europæisk organisation for fysikforskning i verdensklasse. CERN står for “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (eller Det Europæiske Råd for Nuklearforskning). På det tidspunkt, hvor CERN blev oprettet (1952-1954), var fysikforskningen i gang med at udforske atomets indre, hvilket forklarer ordet “nuklear” i CERN’s titel. Rådet blev opløst, da den nye organisation (European Organization for Nuclear Research) blev dannet, men navnet CERN forblev.
Dette er højst usandsynligt af to hovedårsager:
For det første har CERN og de videnskabsmænd og ingeniører, der arbejder der og deres forskning, ingen interesse i våbenforskning. De er dedikeret til at forsøge at forstå, hvordan verden fungerer, og bestemt ikke hvordan den kan ødelægges.
For det andet kræver de højenergipartikelstråler, der produceres ved LHC, en enorm maskine, der bruger 120 MW strøm og rummer 91 tons superkølet flydende helium. Selve strålerne har en masse energi (svarende til et helt Eurostar-tog, der kører med høj hastighed), men de kan kun opretholdes i et vakuum. Hvis strålen blev frigivet i atmosfæren, ville den straks interagere med atomer i luften og sprede al deres energi på ekstremt kort afstand.
LHC producerer meget høje energier, men disse energiniveauer er begrænset til meget små mængder inde i detektorerne. Der produceres mange højenergipartikler fra kollisioner hvert sekund, men detektorerne er designet til at spore og stoppe alle partikler (undtagen neutrinoer), da det er vigtigt at opfange al energien fra kollisioner for at kunne identificere, hvilke partikler der er blevet produceret. Langt størstedelen af energien fra kollisionerne absorberes af detektorerne, hvilket betyder, at meget lidt af energien fra kollisionerne er i stand til at slippe væk.
Kollisioner med energier langt højere end dem i eksperimentet er ganske almindelige i universet! Selv solstråling, der bombarderer vores atmosfære, kan give de samme resultater; eksperimenterne gør det på en mere kontrolleret måde med henblik på videnskabelige undersøgelser. Den største fare fra disse energiniveauer er for selve LHC-maskinen. Partikelstrålen har samme energi som et Eurostar-tog, der kører med fuld fart, og hvis der skulle ske noget, der destabiliserer partikelstrålen, er der en reel fare for, at al denne energi vil blive afledt ind i strålerørets væg og LHC’s magneter og forårsage stor skade.
LHC har flere automatiske sikkerhedssystemer, der overvåger alle de kritiske dele af LHC. Skulle der ske noget uventet (f.eks. strømsvigt eller magnetsvigt), bliver strålen automatisk “dumpet” ved at blive sprøjtet ind i en blind tunnel, hvor dens energi bliver spredt på sikker vis. Alt dette sker på millisekunder, hvilket betyder, at partiklerne vil have tilbagelagt mindre end tre kredsløb, før dumpningen er afsluttet.
Kontakter
Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel: +44 (0)1793 442 027
Anthony Davenport
Program Support Manager
Tel: +44 (0)1793 442 004
Besøg på CERN’s websted
For medieforespørgsler bedes De ringe til: +44 (0)1793 442 004
+44 (0)1235 445 627