Learn about getting involved at CERN
A madártávlatból az LHC
(Credit:
A Nagy Hadronütköztető (LHC) messze a legerősebb részecskegyorsító, amelyet eddig építettek. Egy korszerűsítést követően az LHC most olyan energiával működik, amely 7-szer nagyobb, mint bármely korábbi gépé! Az LHC az európai részecskefizikai laboratóriumban, a CERN-ben található, Genf közelében, Svájcban. A CERN a világ legnagyobb laboratóriuma, és az alaptudományok kutatásának szenteli magát.
Az LHC lehetővé teszi a tudósok számára, hogy az ősrobbanás után egy milliárdod másodpercen belül fennálló körülményeket reprodukálják nagy energiájú protonok vagy ionok sugarainak kolosszális, a fénysebességhez közeli sebességgel történő ütköztetésével. Ez volt az a pillanat, körülbelül 13,7 milliárd évvel ezelőtt, amikor a feltételezések szerint az Univerzum energia- és anyagrobbanással kezdődött. Ezekben az első pillanatokban jött létre az összes részecske és erő, amelyek Univerzumunkat alakítják, meghatározva azt, amit most látunk.
A világegyetem fejlődése az ősrobbanás után
(Credit: CERN)
Az LHC pontosan az, amire a neve utal – hadronok (kvarkokból álló bármely részecske) nagy ütköztetője. Szigorúan véve az LHC az ütköztetőre utal; ez a gép megérdemli a “nagy” jelzőt, hiszen nem csak több mint 38 000 tonnát nyom, de 27 km hosszan fut egy kör alakú alagútban, 100 méterrel a föld alatt. A részecskék két sugárban haladnak az LHC körül, másodpercenként 11 000 körüli sebességgel, hatalmas szupravezető mágnesek által irányítva! Ez a két sugár aztán keresztezi egymást, és a részecskék némelyike frontálisan egymásba csapódik.
Az ütköztető azonban csak egy az LHC-projekt három lényeges része közül. A másik kettő:
Karbantartás az LHC sugárvonalon
(Credit: CERN)
- A detektorok
A négy fő detektor mindegyike hatalmas kamrákban helyezkedik el az LHC gyűrű körül, hogy kimutassa az ütköző részecskék eredményét. ATLAS, ALICE, CMS és LHCb. - Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
A számítógépek és szoftverek globális hálózata, amely elengedhetetlen az LHC összes detektora által rögzített adatok tömegének feldolgozásához.
Az LHC valóban globális jelentőségű, mivel az LHC projektet tudósok és mérnökök hatalmas nemzetközi közössége támogatja. A világ minden táján multinacionális csapatokban dolgoznak, berendezéseket és szoftvereket építenek és tesztelnek, kísérletekben vesznek részt, és adatokat elemeznek. Az Egyesült Királyság jelentős szerepet játszik a projektben, és az összes fő kísérletben dolgozó tudósok és mérnökök vesznek részt.
Az Egyesült Királyságban 20 kutatóhely mérnökei és tudósai vesznek részt a berendezések tervezésében és építésében, valamint az adatok elemzésében. Az Egyesült Királyság kutatói mind a négy fő detektorral és a GRID számítógéppel foglalkoznak. A CERN-ben dolgozó brit munkatársak vezető szerepet játszanak az ütköztető és a detektorok irányításában és működtetésében.
LHC Computing Grid Globe into the computer center
(Credit: CERN)
Az LHC építésének teljes költsége körülbelül 3 font volt.74 milliárd font, amely három fő komponensből állt1:
- A gyorsító (3 milliárd font)
- A kísérletek (728 millió font)
- A számítógépek (17 millió font)
A teljes költségen elsősorban a CERN 20 tagállama osztozott, a hat megfigyelő nemzet jelentős hozzájárulásával.
Az LHC-projekt 111 nemzetet vont be a berendezések és szoftverek tervezésébe, építésébe és tesztelésébe, és most azzal folytatódik, hogy részt vesznek a kísérletekben és elemzik az adatokat. A részvétel mértéke országonként változó, egyes országok több pénzügyi és humán erőforrással tudnak hozzájárulni, mint mások.”
1 CERN, Kérdezz egy szakértőt
A brit egyetemek közül sokan hozzájárulnak a CERN-hez kutatással és a tudomány támogatásával, így vagy úgy. De nevezetesen 20 egyetemnek van brit LHC-központja:
- Brunel University (HEP csoport)
- Imperial College – University of London (HEP csoport)
- Lancaster University (HEP csoport)
- Oxford University (PP csoport)
- Queen Mary – (HEP csoport)
- Londoni Egyetem (HEP csoport)
- Londoni Egyetem (HEP csoport). University of London (PP csoport)
- Royal Holloway – University of London (PP csoport)
- STFC Rutherford Appleton Laboratory (PPD csoport)
- University College London (HEP csoport)
- Royal Holloway – University of London (PP csoport)
- Londoni Egyetem (HEP csoport) Csoport)
- Birminghami Egyetem (EPP Csoport)
- Bristoli Egyetem (PP Csoport)
- Cambridge-i Egyetem (HEP Csoport)
- Durhami Egyetem (IPPP, CPT)
- Edinburghi Egyetem (PPE csoport, PPT csoport)
- Glasgow-i Egyetem (PPE csoport, PPT csoport)
- Liverpool Egyetem (PP csoport)
- Manchesteri Egyetem (PP csoport)
- Sheffieldi Egyetem (PP csoport)
- Sussexi Egyetem (EPP csoport, TPP csoport)
- Swansea Egyetem (TPP csoport)
- Warwicki Egyetem (EPP csoport)
Az LHC-t egy olyan alagútban építették, amelyet eredetileg egy korábbi ütköztető, a LEP (Large Electron Positron Collider) számára építettek. Ez volt a leggazdaságosabb megoldás mind a LEP, mind az LHC megépítésére. Olcsóbb volt egy földalatti alagút megépítése, mint a föld feletti megfelelő földterület megszerzése. A gép föld alá helyezése az LHC és a kapcsolódó tevékenységek környezeti hatását is nagymértékben csökkenti.
Az LHC-t körülvevő szikla egy természetes pajzs, amely csökkenti az LHC-t érő természetes sugárzás mennyiségét, és ez csökkenti a detektorok interferenciáját. Fordítva, az LHC működése közben keletkező sugárzást 50-100 méternyi szikla biztonságosan árnyékolja a környezetére.
Az LHC létrehozhat-e egy új világegyetemet?
Az emberek néha arra hivatkoznak, hogy az LHC megismétli az ősrobbanást, de ez félrevezető. Amire valójában gondolnak, az a következő:
- azoknak a körülményeknek és energiáknak az újrateremtését, amelyek röviddel az ősrobbanás kezdete után léteztek, nem pedig azt a pillanatot, amikor az ősrobbanás elkezdődött
- a körülmények újrateremtését apró léptékben, nem ugyanolyan léptékben, mint az eredeti ősrobbanás
- olyan energiákat hoz létre, amelyek folyamatosan természetes módon keletkeznek (a Föld légkörébe becsapódó nagy energiájú kozmikus sugárzás által), de tetszés szerint és a kifinomult detektorokon belül, amelyek nyomon követik, mi történik
Nincs ősrobbanás – tehát nincs lehetőség egy új Univerzum létrehozására.
A CERN soha nem foglalkozott atomenergia vagy atomfegyverek kutatásával, de sokat tett az atom alapvető szerkezetének jobb megértéséért.
A CERN elnevezés valójában történelmi csökevény, annak a tanácsnak a nevéből, amelyet azért alapítottak, hogy létrehozza a világszínvonalú fizikai kutatás európai szervezetét. A CERN a Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Európai Nukleáris Kutatási Tanács) rövidítése. A CERN alapításának idején (1952-1954) a fizikai kutatás az atom belsejét kutatta, ami magyarázza a címben szereplő “nukleáris” szót. A Tanácsot feloszlatták, amint megalakult az új szervezet (az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet), de a CERN név megmaradt.
Ez nagyon valószínűtlen, két fő okból:
Először is, a CERN és az ott dolgozó tudósok és mérnökök és kutatásaik nem érdekeltek a fegyverkutatásban. Elkötelezettek abban, hogy megpróbálják megérteni, hogyan működik a világ, és egészen biztosan nem abban, hogyan lehet elpusztítani.
Második: az LHC-ben előállított nagy energiájú részecskesugarakhoz egy hatalmas gépre van szükség, amely 120 MW energiát fogyaszt, és 91 tonna szuperhűtött folyékony héliumot tartalmaz. Maguknak a sugaraknak rengeteg energiájuk van (egy egész Eurostar vonat csúcssebességével egyenértékű), de csak vákuumban tarthatók fenn. Ha a légkörbe engednék, a sugár azonnal kölcsönhatásba lépne a levegőben lévő atomokkal, és minden energiáját rendkívül rövid idő alatt eloszlatná.
Az LHC valóban nagyon nagy energiákat termel, de ezek az energiaszintek a detektorok belsejében lévő apró térfogatokra korlátozódnak. Az ütközésekből származó sok nagy energiájú részecske keletkezik másodpercenként, de a detektorokat úgy tervezték, hogy minden részecskét (a neutrínók kivételével) nyomon kövessenek és megállítsanak, mivel az ütközésekből származó összes energia befogása alapvető fontosságú annak azonosításához, hogy milyen részecskék keletkeztek. Az ütközésekből származó energia túlnyomó többségét a detektorok elnyelik, ami azt jelenti, hogy az ütközésekből származó energiából nagyon kevés tud elszökni.
A kísérletben tapasztaltnál jóval nagyobb energiájú ütközések igen gyakoriak a világegyetemben! Még a légkörünket bombázó napsugárzás is képes ugyanilyen eredményeket produkálni; a kísérletek ezt ellenőrzöttebb módon, tudományos vizsgálat céljából végzik. A fő veszélyt ezek az energiaszintek magára az LHC gépre jelentik. A részecskesugár olyan energiával rendelkezik, mint egy teljes sebességgel haladó Eurostar vonat, és ha valami destabilizálja a részecskesugarat, akkor fennáll a valós veszélye annak, hogy az összes energiát a sugárcső falába és az LHC mágneseibe tereli, nagy károkat okozva.
Az LHC-ben számos automatikus biztonsági rendszer működik, amelyek az LHC minden kritikus alkatrészét felügyelik. Ha bármi váratlan történik (például áramellátási vagy mágneses meghibásodás), a sugárnyalábot automatikusan “kidobják” azáltal, hogy egy vak alagútba spriccelik, ahol az energiáját biztonságosan eloszlatják. Mindez ezredmásodpercek alatt történik, ami azt jelenti, hogy a részecskék alig kevesebb mint 3 kört tettek meg, mire a kilövés befejeződött.
Kapcsolatok
Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel: Telefon: +44 (0)1793 442 027
Anthony Davenport
Program Support Manager
Tel: +44 (0)1793 442 004
Látogasson el a CERN honlapjára
A sajtó érdeklődését kérjük telefonon jelezze: +44 (0)1235 445 627