Denník N

Urýchľovač v CERN-e po dvoch rokoch v očakávaní novej fyziky opäť spustili

Časť potrubia Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC) pri Ženeve. FOTO - TASR
Časť potrubia Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC) pri Ženeve. FOTO – TASR

Vylepšený Veľký hadrónový urýchľovač opäť funguje. Vedci si od zariadenia sľubujú, že lepšie porozumejú fyzikálnym javom, ako je tmavá energia, tmavá hmota, prípadne objavia nové elementárne častice.

Veľký hadrónový urýchľovač (Large Hadron Collider, LHC) je od veľkonočnej nedele po dvoch rokoch opäť v prevádzke.

Počas prestávky sa výskumníci v CERN-e, Európskej organizácii pre jadrový výskum, venovali vylepšovaniu zariadenia, ktoré bude odteraz schopné zrážať protóny pri ešte väčšej energii ako doposiaľ.

Vedci si od toho sľubujú nové objavy na poli (časticovej) fyziky.

Veľký hadrónový urýchľovač je najväčším na svete. Zariadenie sa nachádza na francúzsko-švajčiarskych hraniciach v okolí Ženevy. Tvorí ho kruhový tunel, ktorý meria 27 kilometrov a nachádza sa v hĺbke 50 až 150 metrov pod zemou.

Urýchľovač začal fungovať v roku 2008 a pracoval nasledujúcich 5 rokov. Obsahuje niekoľko obrovských magnetov, ochladených na teplotu rovnú takmer absolútnej nule, ktoré proti sebe posielajú protóny až takmer s rýchlosťou svetla.

Higgsov bozón

V roku 2012 vedci oznámili, že v urýchľovači pozorovali Higgsov bozón, takzvanú božskú časticu. Išlo o posledný veľký kus, ktorý chýbal do skladačky takzvaného štandardného modelu fyziky častíc, teórie, ktorá opisuje základné sily – silnú, slabú a elektromagnetickú interakciu a správanie elementárnych častíc, ktoré tvoria všetku hmotu.

Higgsov bozón je častica, ktorá hrá kľúčovú rolu pri vysvetlení hmotnosti ostatných elementárnych častíc.

Jej existenciu vedci predpovedali už v 60. rokoch. Za jej opis však dostali fyzici François Englert a Peter W. Higgs (po ktorom je pomenovaná) Nobelovu cenu za fyziku až v roku 2013 po tom, čo bola pozorovaná v urýchľovači v experimentálnych podmienkach.

Druhé kolo urýchľovača

Reštart urýchľovača sa po dvojročnej pauze posunul asi o dva týždne pre skrat v bezpečnostnom systéme v okolí jedného z magnetov. Teraz je už všetko v poriadku.

„Po dvoch rokoch úsilia je LHC v perfektnom stave,“ povedal pre BBC Frédérick Bordry, riaditeľ oddelenia pre urýchľovače a technológie v CERN-e.

Proces spúšťania zariadenia je však postupný. „Reštart LHC, od úplného vypnutia až do fázy, keď bude zase robiť fyziku, nie je záležitosťou toho, že stlačíte gombík a odídete,“ konštatoval Paul Collier z CERN-u.

CERN zverejnil prvé zábery z LHC po spustení 5. apríla 2015

Vedci zatiaľ vyslali iba dva zväzky protónov, ktoré majú relatívne nízku energiu. K ich zrážke ešte nedošlo. Počas nasledujúcich ôsmich týždňov budú spúšťať ďalšie systémy zariadenia, zvyšovať energiu každého zo zväzkov zo 450 GeV (450 miliárd elektrónvoltov) až na 6,5 TeV (6,5 bilióna elektrónvoltov) a neustále ich „stláčať“ v príprave na prvú kolíziu. K nej by malo dôjsť v júni.

Očakáva sa, že vylepšený LHC v „druhom kole“ svojej prevádzky zrazí až 1 miliardu párov protónov každú sekundu pri celkovej energii až 13 TeV, píše Nature. Doteraz bolo zariadenie schopné vyvinúť energiu takmer o polovicu menšiu, „iba“ 8 TeV.

Na porovnanie, pri jadrovej reakcii majú neutróny emitované z rádioaktívneho jadra energiu asi 1 milióna elektrónvoltov. A röntgenové lúče používané v medicíne majú okolo 200 tisíc elektrónvoltov.

Nová fyzika?

Od tohto nárastu energie si vedci sľubujú, že doplnia, prípadne zrevidujú „Štandardný model fyziky častíc“ – súčasnú teóriu toho, ako sa elementárne častice správajú a navzájom interagujú.

Tento model „má v sebe diery,“ povedala Verena Martinez Outschoorn, profesorka fyziky na University of Illinois at Urbana-Champaign. „Vieme, že náš pohľad, náš model, naše pochopenie častíc a ich interakcií je, dalo by sa povedať, podmnožinou väčšieho opisu,“ dodala. „Máme dôvod myslieť si, že existujú aj iné častice.“

Teória supersymetrie takéto dodatočné, zatiaľ nepozorované, častice zavádza. Podľa tejto teórie má každá častica svojho „supersymetrického partnera“.

Vedci tiež dúfajú, že vďaka novým dátam z LHC lepšie porozumejú aj fenoménom, ako je tmavá energia (neviditeľná sila, ktorá má vysvetliť zrýchľovanie rozpínania vesmíru) a tmavá hmota.

„Tmavou hmotou nazývame hmotu vo vesmíre, ktorú priamo nevidíme, pretože nevydáva žiadne žiarenie a nijako priamo neinteraguje so žiariacou hmotou. Vieme o nej len na základe jej gravitačného pôsobenia na viditeľnú hmotu,“ povedal pred niekoľkými týždňami teoretický fyzik Juraj Tekel pre Denník N.

„Ukazuje sa, že takejto hmoty je vo vesmíre veľmi veľa. Dokonca viac ako tej žiariacej, a to asi päťkrát. Predpokladá sa, že ide o nejaký druh častíc, takže táto hmota nie je „veľmi“ iná ako tá zvyčajná, ale nevieme, o aké častice presne ide, a ani sa nám ich zatiaľ nepodarilo priamo pozorovať,“ dodal.

LHC by dokonca mohol pomôcť v odhalení čiernych dier, píše IFL Science.

Až príliš nadšenia

Na druhej strane, naše očakávania by nemali byť prehnané. Steven Goldfarb, ktorý pracuje na ATLAS-e, jednom z detektorov Veľkého hadrónového urýchľovača, si spomína, aké obrovské nádeje sa kládli aj do LEP, Veľkého elektrónovo-pozitrónového urýchľovača, ktorý LHC predchádzal. LEP fungoval v rokoch 1989 až 2000 a jeho priestory boli postupne využité na vybudovanie LHC.

„Nakoniec sme iba merali Štandardný model, a to stále s väčšou presnosťou,“ povedal Goldfarb pre BBC. „A to by sa mohlo zopakovať v nasledujúcich niekoľkých desaťročiach,“ dodal.

Je preto možné, že sa nových objavov nemusíme dlho dočkať, konštatuje BBC.

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na pripomienky@dennikn.sk.

CERN

Veda

Teraz najčítanejšie