W tym tygodniu Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) pobije własny rekord energii zderzeń. Co nowego może odkryć?

W tym artykule:

1. Wielki Zderzacz Hadronów startuje po raz trzeci
2. Rekordowa energia w LHC
3. Co będzie badał Wielki Zderzacz Hadronów?

– Dla fizyki rozpoczęła się nowa pora roku – oświadczyły w zeszłym tygodniu władze CERN. W CERN, czyli w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych koło Genewy, znajduje się największy na świecie akcelerator cząstek, Wielki Zderzacz Hadronów.

Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC) to gigantyczne urządzenie umieszczone we wkopanym w ziemię pierścieniu o długości 27 km. Maszyna wytwarza wiązki protonów, które puszczane są w przeciwnych kierunkach. Gdy protony osiągną prędkości zbliżone do prędkości światła i gigantyczne energie, są ze sobą zderzane.

W wyniku zderzeń powstaje wiele innych cząstek elementarnych. Ich pojawienie się jest rejestrowane przez siedem detektorów umieszczonych w różnych miejscach tunelu. Naukowcy analizują zapisy zderzeń. W ten sposób mogą badać najmniejsze cząstki, z których składa się makroskopowy świat, jaki znamy.

Wielki Zderzacz Hadronów startuje po raz trzeci

Wielki Zderzacz Hadronów został uruchomiony w 2008 r. Cztery lata później, 4 lipca 2012 r., naukowcy poinformowali o największym odkryciu, jakiego dotychczas dokonano z jego pomocą. Było nim potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa – do tamtej pory czysto hipotetycznej cząstki. Bozon Higgsa jest ważną częścią składową Modelu Standardowego, czyli atlasu cząstek elementarnych, z jakich składa się materia.

CERN: homepage dla całego świata

To w tym miejscu wymyślono technologie, które zmieniły świat raz na zawsze

Od tamtej pory Wielki Zderzacz Hadronów był wyłączany dwukrotnie. Po raz pierwszy urządzenie było usprawniane w latach 2013–2015 r. Po raz drugi – od 2018 r. do kwietnia 2022 r. W obu przypadków oprócz prac konserwacyjnych zderzacz był modernizowany tak, by można było nadać puszczanym wewnątrz wiązkom protonów jeszcze większe energie.

Im większe energie, tym większa szansa na zarejestrowanie rzadkich cząstek i dokonanie przełomowych odkryć naukowych. Badacze mają nadzieję, że z pomocą LHC uda im się rozwikłać jedne z największych zagadek współczesnej fizyki – sekret ciemnej materii i ciemnej energii.

Rekordowa energia w LHC

W LHC od dwóch miesięcy krążą wiązki protonów. Jednak dopiero jutro zostaną przyspieszone tak, że osiągną rekordową energię. Tym razem będzie to 13,6 TeV (bilionów elektronowoltów). Kiedy Wielki Zderzacz Hadronów startował, mógł nadać wiązkom protonów energię 1,18 TeV.

Skok jakościowy, jaki umożliwiła ostatnia modernizacja, obejmuje również zmniejszenie średnicy wiązki. Teraz naukowcy zdołali ją zwęzić do zaledwie 10 mikronów (czyli milionowych części metra). Ludzki włos ma średnicę ok. 70 mikronów.

Im węższa wiązka, tym większa szansa, że dojdzie do zderzeń tworzących ją protonów. Badacze mają nadzieję, że detektory ATLAS i CMS będą rejestrowały 1,6 mld zderzeń na sekundę. To dwadzieścia razy więcej niż w czasach, gdy zderzenia wewnątrz LHC doprowadziły od odkrycia bozonu Higgsa.

Co będzie badał Wielki Zderzacz Hadronów?

Dysponując nowymi możliwościami, naukowcy chcą raz jeszcze przyjrzeć się bozonowi Higgsa. Nadal budzi on bowiem wiele pytań. – Na przykład czy faktycznie jest to cząstka elementarna, czy może jednak ma jakieś elementy składowe? – mówił Joachim Mnich z CERN na konferencji zapowiadającej rozpoczynającą się jutro nową serię eksperymentów.

Koniec świata? Wchłonie nas żarłoczna bańka

Naukowcy mówią, że wiedzą jak skończy się Wszechświat. Nie dojdzie do kosmicznego rozpadu, zapadnięcia się czy czegoś podobnego. Pożre nas za to... gigantyczny kosmiczny bąbel.

Tym razem LHC będzie pracował bez przerwy do 2026 r. Następnie powróci w 2029 r. jako High-Luminosity LHC – w tej odsłonie ilość rejestrowanych przez jego detektory zderzeń zostanie powiększona dziesięciokrotnie.

W dalszej przyszłości zaś naukowcy panują zbudować jeszcze większy akcelerator. Future Circular Collider ma mieć 100 km długości i osiągać energie rzędu 100 TeV.

Źródło: CERN.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com