Suuri hadronikoppija (LHC) on ihme modernista hiukkasfysiikasta, joka on mahdollistanut tutkijoiden syventää todellisuuden syvyyksiä. Sen alkuperä juontaa juurensa vuoteen 1977, jolloin Euroopan ydintutkimusjärjestön (CERN) entinen johtaja Sir John Adams ehdotti maanalaisen tunnelin rakentamista, johon mahtuu hiukkaskiihdytin, joka kykenee saavuttamaan poikkeuksellisen korkeat energiat. Fyysikko Thomas Schörner-Sadeniusin vuoden 2015 historialehti.
Hanke hyväksyttiin virallisesti kaksikymmentä vuotta myöhemmin, vuonna 1997, ja rakentaminen aloitettiin Ranskan ja Sveitsin rajan alla kulkevalla 16,5 mailin pituisella (27 km) renkaalla, joka pystyy kiihdyttämään hiukkasia valon nopeuteen 99,99 prosenttiin saakka ja tuhoamaan ne. yhdessä. Renkaan sisällä 9 300 magneettia ohjaa ladattujen hiukkasten paketteja kahteen vastakkaiseen suuntaan nopeudella 11 245 kertaa sekunnissa, ja lopulta ne yhdistävät päätä aiheuttavan törmäyksen. Laitos pystyy luomaan noin 600 miljoonaa törmäystä sekunnissa, kuluttaen uskomattomia määriä energiaa ja joka kerta kerrallaan eksoottisen ja koskaan ennen näkemättömän raskaan hiukkasen. LHC toimii energioilla, jotka ovat 6,5 kertaa suuremmat kuin edellinen ennätyspitoinen hiukkaskiihdytin, Fermilabin käytöstä poistettu Tevatron Yhdysvalloissa.
LHC: n rakentaminen maksoi yhteensä 8 miljardia dollaria, josta 531 miljoonaa dollaria tuli Yhdysvalloista. Yli 8000 tutkijaa 60 eri maasta tekee yhteistyötä sen kokeiluissa. Kiihdytin käynnisti ensimmäisen kerran palkit 10. syyskuuta 2008, törmäsi hiukkasiin vain kymmenen miljoonanosan alkuperäisestä suunnittelutehokkuudestaan.
Ennen toiminnan aloittamista jotkut pelkäsivät, että uusi atominhaltija tuhoaa maan, luomalla ehkä kaiken kuluttavan mustan aukon. Mutta jokainen hyvämaineinen fyysikko toteaa, että sellaiset huolet ovat perusteettomia.
"LHC on turvallinen, ja kaikki ehdotukset siitä, että se saattaa aiheuttaa riskin, ovat puhtaita fiktioita", CERN: n pääjohtaja Robert Aymar on aiemmin kertonut LiveSciencelle.
Se ei tarkoita, että laitos ei voisi olla haitallista, jos sitä käytetään väärin. Jos pistäisit sinut käteen palkkiin, joka keskittää liikkeessä olevan lentotukialuksen energian alle millimetrin leveyteen, se tekisi reiän sen läpi ja tunnelin säteily tappaisi sinut.
Uraauurtava tutkimus
Viimeisen 10 vuoden aikana LHC on haastanut atomit yhdessä kahteen pääkokeeseensa, ATLAS ja CMS, jotka toimivat ja analysoivat tietojaan erikseen. Tällä varmistetaan, että kumpikaan yhteistyö ei vaikuta toisiinsa ja että kukin tarkistaa siskokokeensa. Välineillä on tuotettu yli 2000 tieteellistä artikkelia monilla hiukkasfysiikan aloilla.
Tiedemaailma seurasi 4. heinäkuuta 2012 pahoinvointua, kun LHC: n tutkijat ilmoittivat löytävänsä Higgsin bosonin, viimeisen palapelin kappaleen viiden vuosikymmenen vanhassa teoriassa, nimeltään fysiikan standardimalliksi. Vakiomalli yrittää ottaa huomioon kaikki tunnetut hiukkaset ja voimat (paitsi painovoima) ja niiden vuorovaikutukset. Brittiläinen fyysikko Peter Higgs kirjoitti vuonna 1964 paperin hiukkasista, jotka nyt kantavat nimeään, selittäen kuinka massa syntyy maailmankaikkeudessa.
Higgs on itse asiassa kenttä, joka tunkeutuu koko avaruuteen ja vetää jokaista hiukkasta, joka sen läpi liikkuu. Jotkut partikkelit kulkevat hitaammin kentän läpi, ja tämä vastaa niiden suurempaa massaa. Higgsin bosoni on osoitus tälle kentälle, jota fyysikot olivat jahdanneet puoli vuosisataa. LHC rakennettiin nimenomaisesti tämän vaikean louhinnan lopulliseksi vangitsemiseksi. Lopulta kun todettiin, että Higgsilla oli 125-kertainen protonin massa, sekä Peter Higgs että belgialainen teoreettinen fyysikko Francois Englert saivat Nobel-palkinnon vuonna 2013 sen olemassaolon ennustamisesta.
Jopa Higgsin ollessa kädessä, fyysikot eivät voi levätä, koska standardimallissa on vielä joitain reikiä. Ensinnäkin se ei käsittele painovoimaa, joka kattaa pääosin Einsteinin suhteellisuusteoriat. Se ei myöskään selitä miksi maailmankaikkeus on tehty aineesta eikä antimateriaalista, jonka olisi pitänyt luoda suunnilleen yhtä suurena määränä ajan alussa. Ja se on täysin hiljainen pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta, joka oli vielä löydettävä, kun se ensimmäistä kertaa luotiin.
Ennen LHC: n kytkemistä päälle, monet tutkijat olisivat sanoneet, että seuraava suuri teoria tunnetaan nimellä supersymmetria, joka lisää samanlaiset, mutta paljon massiivisemmat kaksoispartnerit kaikkiin tunnettuihin hiukkasiin. Yksi tai useampi näistä raskaista kumppaneista olisi voinut olla täydellinen ehdokas hiukkasille, jotka muodostavat tumman aineen. Ja supersymmetria alkaa saada käsitys painovoimasta, mikä selittää miksi se on niin paljon heikompi kuin kolme muuta perusvoimaa. Ennen Higgsin löytöä jotkut tutkijat toivoivat, että bosoni lopulta olisi hiukan erilainen kuin mitä vakiomalli ennusti, vihjaten uuteen fysiikkaan.
Mutta kun Higgs ilmestyi, se oli uskomattoman normaalia, täsmälleen massaluokassa, missä standardimalli sanoi olevan. Vaikka tämä on suuri saavutus vakiomallille, se on jättänyt fyysikoille ilman hyviä johtajia jatkamaan. Jotkut ovat alkaneet puhua kadonneista vuosikymmenistä jahtaamaan teorioita, jotka kuulostivat paperilta hyvältä, mutta eivät näytä vastaavan todellisia havaintoja. Monet toivovat, että LHC: n seuraavat tiedonkeruutavat auttavat selvittämään osan tästä sotkusta.
LHC suljettiin joulukuussa 2018 kahden vuoden päivityksiä ja korjauksia varten. Kun se palaa takaisin verkkoon, se pystyy murskaamaan atomeja samalla, kun lisääntyy vähän energiaa, mutta kaksinkertaisena törmäysten lukumäärässä sekunnissa. Kenen arvaus mitä se sitten löytää. On jo puhuttu vielä tehokkaammasta hiukkaskiihdyttimestä sen korvaamiseksi, joka sijaitsee samalla alueella mutta neljä kertaa LHC: n kokoinen. Valtavan korvaamisen rakentaminen voi viedä 20 vuotta ja 27 miljardia dollaria.
