AcasăCasaPerchezițiiFizica particulelor și astrofizica particulelorLarge Hadron ColliderLarge Hadron Collider

Învățați cum să vă implicați la CERN

Ochi de pasăre asupra LHC
(Credit: CERN)

Large Hadron Collider (LHC) este, de departe, cel mai puternic accelerator de particule construit până în prezent. În urma unei modernizări, LHC funcționează acum la o energie care este de 7 ori mai mare decât orice altă mașină anterioară! LHC are sediul la laboratorul european de fizică a particulelor CERN, lângă Geneva, în Elveția. CERN este cel mai mare laborator din lume și este dedicat urmăririi științei fundamentale.

LHC permite oamenilor de știință să reproducă condițiile care au existat la o miliardime de secundă după Big Bang prin ciocnirea unor fascicule de protoni sau ioni de mare energie la viteze colosale, apropiate de viteza luminii. Acesta a fost momentul, în urmă cu aproximativ 13,7 miliarde de ani, când se crede că Universul a început cu o explozie de energie și materie. În timpul acestor prime momente, toate particulele și forțele care modelează Universul nostru au luat naștere, definind ceea ce vedem acum.

Evoluția Universului după Big Bang
(Credit: CERN)

LHC este exact ceea ce sugerează numele său – un mare accelerator de coliziuni de hadroni (orice particulă alcătuită din quarci). Strict, LHC se referă la acceleratorul de coliziuni; o mașinărie care merită să fie etichetată ca fiind „mare”, nu numai că are o greutate de peste 38.000 de tone, dar se desfășoară pe o distanță de 27 km într-un tunel circular aflat la 100 de metri sub pământ. Particulele sunt propulsate în două fascicule care se deplasează în jurul LHC la viteze de 11.000 de circuite pe secundă, ghidate de magneți supraconductori masivi! Aceste două fascicule sunt apoi făcute să se intersecteze, iar unele dintre particule se izbesc frontal una de alta.

Cu toate acestea, acceleratorul este doar una dintre cele trei părți esențiale ale proiectului LHC. Celelalte două sunt:

Întreținere pe linia de fascicule LHC
(Credit: CERN)

  • Detectoarele
    Care dintre cele patru detectoare principale se află în camere uriașe din jurul inelului LHC pentru a detecta rezultatele coliziunii particulelor. ATLAS, ALICE, CMS și LHCb.
  • Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
    O rețea globală de computere și software care este esențială pentru procesarea maselor de date înregistrate de toți detectoarele LHC.

LHC are cu adevărat o dimensiune globală, deoarece proiectul LHC este susținut de o comunitate internațională enormă de oameni de știință și ingineri. Lucrând în echipe multinaționale din întreaga lume, aceștia construiesc și testează echipamente și software, participă la experimente și analizează date. Regatul Unit are un rol major în proiect și are oameni de știință și ingineri care lucrează la toate experimentele principale.

În Regatul Unit, inginerii și oamenii de știință din 20 de centre de cercetare sunt implicați în proiectarea și construirea echipamentelor și în analiza datelor. Cercetătorii britanici sunt implicați în toate cele patru detectoare principale și în calculatorul GRID. Personalul britanic cu sediul la CERN are roluri de conducere în gestionarea și funcționarea colizorului și a detectoarelor.

LHC Computing Grid Globe în centrul de calcul
(Credit: CERN)

Costul total al construcției LHC a fost de aproximativ 3 lire sterline.74 miliarde de lire sterline, alcătuit din trei componente majore1:

  • Acceleratorul (3 miliarde de lire sterline)
  • Experimentele (728 milioane de lire sterline)
  • Computerele (17 milioane de lire sterline)

Costul total a fost împărțit în principal de cele 20 de state membre ale CERN, cu contribuții semnificative din partea celor șase națiuni observatoare.

Proiectul LHC a implicat 111 națiuni în proiectarea, construirea și testarea echipamentelor și a software-ului, iar acum continuă cu participarea acestora la experimente și analizarea datelor. Gradul de implicare variază de la o țară la alta, unele putând contribui cu mai multe resurse financiare și umane decât altele.

1 CERN, Întrebați un expert

Multe dintre universitățile din Marea Britanie contribuie la CERN prin cercetare și prin sprijinirea științei într-un fel sau altul. Dar există în special 20 de universități cu centre LHC din Regatul Unit:

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

LHC a fost construit într-un tunel construit inițial pentru un accelerator anterior, LEP (Large Electron Positron Collider). Aceasta a fost soluția cea mai economică pentru a construi atât LEP, cât și LHC. A fost mai ieftin să se construiască un tunel subteran decât să se achiziționeze un teren echivalent la suprafață. De asemenea, amplasarea aparatului în subteran reduce foarte mult impactul asupra mediului al LHC și al activităților asociate.

Rocile care înconjoară LHC reprezintă un scut natural care reduce cantitatea de radiații naturale care ajung la LHC și acest lucru reduce interferențele cu detectoarele. Viceversa, radiația produsă atunci când LHC este în funcțiune este protejată în siguranță față de mediul înconjurător de 50 – 100 de metri de rocă.

Poate LHC să creeze un nou univers?

Oamenii se referă uneori la faptul că LHC recreează Big Bang-ul, dar acest lucru este înșelător. Ceea ce vor să spună de fapt este:

  • recrearea condițiilor și energiilor care au existat la scurt timp după începerea Big Bang-ului, nu momentul în care a început Big Bang-ul
  • recrearea condițiilor la o scară foarte mică, nu la aceeași scară ca Big Bang-ul inițial
  • recreând energii care sunt produse în mod continuu în mod natural (de razele cosmice de înaltă energie care lovesc atmosfera terestră), dar în mod voit și în interiorul unor detectoare sofisticate care urmăresc ceea ce se întâmplă

Nu există Big Bang – deci nu există posibilitatea de a crea un nou Univers.

CERN nu a fost niciodată implicat în cercetări privind energia nucleară sau armele nucleare, dar a făcut multe pentru a spori înțelegerea noastră despre structura fundamentală a atomului.

Titlul CERN este de fapt o rămășiță istorică, de la numele consiliului care a fost înființat pentru a stabili o organizație europeană pentru cercetări de clasă mondială în domeniul fizicii. CERN este acronimul de la „Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (sau Consiliul European pentru Cercetare Nucleară). În perioada în care a fost înființat CERN (1952 – 1954), cercetarea în domeniul fizicii explora interiorul atomului, ceea ce explică cuvântul „nuclear” din titlul său. Consiliul a fost dizolvat odată cu formarea noii organizații (Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare), dar numele CERN a rămas.

Acest lucru este foarte puțin probabil, din două motive principale:

În primul rând, CERN și oamenii de știință și inginerii care lucrează acolo și cercetările lor nu au niciun interes în cercetarea în domeniul armelor. Aceștia sunt dedicați în încercarea de a înțelege cum funcționează lumea și, mai mult ca sigur, nu cum să o distrugă.

În al doilea rând, fasciculele de particule de înaltă energie produse la LHC necesită o mașină uriașă care consumă 120MW de energie și care deține 91 de tone de heliu lichid super-refrigerat. Fasciculele în sine au foarte multă energie (echivalentul unui întreg tren Eurostar care se deplasează cu viteză maximă), dar pot fi menținute doar în vid. Dacă ar fi eliberat în atmosferă, fasciculul ar interacționa imediat cu atomii din aer și și-ar disipa toată energia pe o distanță extrem de scurtă.

LHC produce într-adevăr energii foarte mari, dar aceste niveluri de energie sunt limitate la volume minuscule în interiorul detectoarelor. În fiecare secundă sunt produse multe particule de înaltă energie, provenite din coliziuni, dar detectoarele sunt proiectate să urmărească și să oprească toate particulele (cu excepția neutrinilor), deoarece captarea întregii energii provenite din coliziuni este esențială pentru a identifica ce particule au fost produse. Marea majoritate a energiei din coliziuni este absorbită de detectoare, ceea ce înseamnă că foarte puțină energie din coliziuni este capabilă să scape.

Coliziunile cu energii mult mai mari decât cele din experiment sunt destul de frecvente în univers! Chiar și radiațiile solare care ne bombardează atmosfera pot produce aceleași rezultate; experimentele fac acest lucru într-un mod mai controlat pentru studiu științific. Principalul pericol reprezentat de aceste niveluri de energie este pentru aparatul LHC în sine. Fascicululul de particule are energia unui tren Eurostar care se deplasează cu viteză maximă și, dacă se întâmplă ceva care să destabilizeze fascicululul de particule, există un pericol real ca toată această energie să fie deviată în peretele țevii de fascicul și în magneții LHC, provocând daune foarte mari.

LHC dispune de mai multe sisteme automate de siguranță care monitorizează toate părțile critice ale LHC. În cazul în care se întâmplă ceva neașteptat (de exemplu, o pană de curent sau o defecțiune a magneților), fasciculul este automat „aruncat”, fiind proiectat într-un tunel orb, unde energia sa este disipată în siguranță. Toate acestea se întâmplă în milisecunde, ceea ce înseamnă că particulele ar fi parcurs mai puțin de 3 circuite înainte ca descărcarea să fie completă.

Contacte

Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel: +44 (0)1793 442 027

Anthony Davenport
Managerul de sprijin al programului
Tel: +44 (0)1793 442 004

Vizitați site-ul web al CERN
Pentru întrebări din partea presei, vă rugăm să telefonați: +44 (0)1235 445 627

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.