Големият адронов колайдер

Многократно завършвам постовете си със споменаването на Големия адронов колайдер — или по-известен със съкращението си LHC (от Large Hadron Collider). Сега ми се иска да посветя един пост специално на него, защото този колайдер е нещо наистина специално.

Големият адронов колайдер е ускорител на частици, който се строи в момента в ЦЕРН (Европейска организация за ядрени изследвания) до Женева, Швейцария. Той заема мястото на стария LEP (Large Electron-Positron Collider) в огромен тунел с диаметър 3 м, обиколка 27 км и заровен на 50 до 175 м под земята.

Колайдерът е съставен от две успоредни тръби между свръхпроводими магнити, охлаждани от течен хелий. В тях ще се пускат два лъча от протони, които ще обикалят в противоположни посоки и ще пресичат траекториите си в четири точки по 27-километровото трасе. Всеки протонен лъч ще има енергия от 7 TeV, като общата енергия на сблъсъка ще е 14 TeV.

TeV (тераелектронволт) е единица за енергия, използвана във физиката на елементарните частици. 1 TeV е приблизително равен на кинетичната енергия на летящ комар. Това, което прави Големия адронов колайдер специален е способността му да концентрира енергия в зона, милиони милиони пъти по-малка от комар.

Преди да бъдат пуснати в главния ускорител протоните ще бъдат ускорявани на етапи в линейни и по-малки кръгови ускорители. Освен протони, в LHC ще се изследват и тежки йони. Предвидени са шест подземни детектори: ATLAS, CMS, LHCb, ALICE, TOTEM и LHCf, като първите два са най-големите и са с общо предназначение. Докато работи ускорителят, общата енергия в магнитите ще достига 10 GJ (еквивалентни на 2.5 тона тротил).


Част от въпросите, на които 7000 учени от цял свят се надяват да получат отговори след експериментите в Големия адронов колайдер са:

• Дали Стандартният модел нарушава механизма на Хигс за образуване на масите на елементарните частици? Ако не, колко са Хигс бозоните и каква е масата им?
• Ще бъде ли по-точното измерване на масите на барионите напълно съвместимо със Стандартния модел?
• Имат ли елементарните частици суперсиметрични партньори?
• Защо има очевидно нарушаване на симетрията между материя и антиматерия?
• Съществуват ли допълнителни измерения (както предсказва теорията на струните) и можем ли да ги "видим"?
• Какво всъщност са тъмната материя и тъмната енергия?
• Защо гравитацията е с много порядъци по-слабо взаимодействие от останалите три?

Въпреки че отговорите на тези въпроси биха били безценни, новият ускорител на ЦЕРН си има цена, която не е никак малка. Първоначално приетата през 1995 г. стойност на проекта е била 1700 млн. евро плюс 140 млн. евро за експериментите, но през 2001 г. е направено преизчисляване и цената се е вдигнала с 300 млн. евро за ускорителя и 30 млн. евро за експериментите, което общо прави колосалните 2.17 млрд. евро. По време на строителството са изниквали множество проблеми пред инженерите и всичко това доведе до преместване на крайния срок от 2005 към април 2007, а на 22 юни ЦЕРН обяви нов срок: май 2008 г.

Съществуват известни притеснения относно безопасността на Големия адронов колайдер. Според някои хора експериментите в него могат да предизвикат няколко теоретични катастрофи, способни да унищожат Земята или дори Вселената! Например:

• Създаване на стабилна черна дупка;
• Създаване на странна материя, по-стабилна от обикновената материя;
• Създаване на магнитни монополи, които да катализират протонния разпад;
• Иницииране на преминаване към различен квантово-механичен вакуум.

Според проучвания на ЦЕРН няма опасност от подобни инциденти. Учените очакват получените мини черни дупки да се изпаряват почти мигновенно заради лъчението на Хокинг, въпреки че то не е доказано.


Когато човечеството е на прага на нови открития и навлиза в неизвестни територии няма кой да гарантира, че всичко ще мине безпроблемно. Риск винаги е имало и винаги ще има.

_________
Изображения: CERN, ATLAS