Na výstavbe sa podieľa košickí fyzici a inžinieri

Ako ste sa už temer isto dozvedeli z médií, v Európskom laboratóriu pre časticovú fyziku (CERN) pri Ženeve, bol minulú stredu po prvý raz uvedený do skúšobnej činnosti urýchľovač LHC. Skratka LHC znamená Large Hadron Collider, čo sa prekladá ako veľký hadrónový urýchľovač (hadróny sú jednou triedou elementárnych častíc). Tento slovenský názov však presne nevystihuje anglickú verziu, pretože slovo collider naznačuje, že v tomto zariadení ide o "kolízie", čiže o zrážky, a to o zrážky dvoch proti sebe vyslaných zväzkov častíc, urýchlených na vysokú rýchlosť.

Je to vlastne "zrážač"

Ide teda doslova o "zrážač", aj keď tento výraz by sa našim odborníkom zrejme nepáčil. Ostaneme teda pri tom, že ide o urýchľovač. Urýchľovač LHC predstavuje svojím výkonom, intenzitou zväzkov a plánovanou energiou častíc, ako aj rozsahom vedeckého programu, najväčší vedecký projekt všetkých čias. Po dosiahnutí projektovaných parametrov bude energia urýchlených častíc 7-krát vyššia a intenzita zväzkov častíc 30-krát väčšia ako na najväčších doterajších urýchľovačoch Projekt LHC bol schválený v roku 1994 a výstavba urýchľovača zhltla neuveriteľných 6,4 miliardy eur. Urýchľovač je umiestnený v kruhovom tuneli, vybudovanom pod územím Švajčiarska a Francúzska v okolí Ženevy.

27-kilometrový tunel

Presný obvod urýchľovača je 26 659 metrov. Minulú stredu prešiel celým obvodom urýchľovača prvý testovací zväzok protónov. Urýchľovač sa vyznačuje niekoľkými "naj". Ide o najväčšiu supravodivú aparatúru na svete, ktorej 1 600 magnetov je 60 tonami kvapalného hélia chladených na teplotu 1,9 K, čo je mínus 271 stupňov Celzia (je to nižšia teplota, než je najnižšia teplota vo vesmíre). Keď bude urýchľovač pracovať na plný výkon, trilióny protónov v ňom každú sekundu preletia 11 245 ráz dookola, pričom sa budú pohybovať rýchlosťou, ktorá sa blíži rýchlosti svetla (konkrétne je to 0,999999991-násobok rýchlosti svetla).

Protóny s energiou vlaku

Každý z oboch proti sebe vyslaných zväzkov protónov bude mať pritom energiu, rovnajúcu sa energii vlaku hmotnosti 400 ton (napríklad francúzsky vlak TGV), idúceho rýchlosťou 150 km/h. Pri "kolízii" teda zrážke oboch zväzkov (v niektorej zo štyroch komôr) vznikne teplota, ktorá je 100 000 ráz vyššia ako je teplota vnútri Slnka. Mali by sa tak v miniatúrnom priestore vytvoriť podmienky podobné tým, ktoré panovali pri tzv. veľkom tresku (big bang), ktorý podľa dnešných poznatkov pred vyše 13,7 miliardy rokov znamenal začiatok histórie nášho vesmíru. Vedecký výskum na experimentálnych zariadeniach urýchľovača prispeje k hlbšiemu pochopeniu toho, ako je náš svet usporiadaný na základnej úrovni, a tiež toho, ako sa vyvíjal náš vesmír v prvých okamihoch po svojom vzniku.

Prispeli aj košickí vedci

Nás môže skutočne tešiť, že na budovaní dvoch detektorových komplexov (nazvaných ATLAS a ALICE) sa úspešne podieľali aj skupiny fyzikov a inžinierov z Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach. ATLAS je mohutný a zložitý súbor detektorov usporiadaných do tvaru valca s priemerom 25 m a dĺžkou 45 m, ktorý je uložený v podzemnej hale cca 100 m pod úrovňou terénu. Výskumný program ATLASu je orientovaný na časticovú fyziku.

Objavia Higgsovu časticu?

Jednou z kľúčových otázok, na ktorú môže experiment odpovedať, je existencia chýbajúceho prvku súčasného modelu interakcie častíc, tzv. Higgsovej častice. Košickí vedci a inžinieri v pracovnej skupine doc. RNDr. Dušana Bruncka, CSc. sa sústredili na príspevok ku kalorimetrickému detektoru, v ktorom sa merajú energie častíc. Významným dielom prispeli k elektronickej kalibrácii kalorimetra na báze kvapalného argónu. V spolupráci so zahraničnými pracoviskami vyvinuli špeciálne veľmi rýchle elektronické zosilňovače, ktoré pracujú pri teplote kvapalného argónu a slúžia k snímaniu signálov z kalorimetra..

Detektor ALICE

ALICE je o niečo menší, ale technologicky rovnako náročný detektor, ktorého hlavným cieľom je štúdium interakcií ťažkých iónov pri rekordných energiách a tiež niektorých charakteristík protónových zrážok. Pôjde najmä o detailné preskúmanie nového stavu jadrovej hmoty, tzv. kvarkovo-gluónovej plazmy, k objavu ktorého košickí fyzici prispeli v experimentoch na urýchľovači SPS v CERN. Košická skupina pracovníkov Ústavu experimentálnej fyziky SAV a Prírodovedeckej fakulty UPJŠ pod vedením RNDr. Ladislava Šándora, CSc. prispela k ALICE návrhom a realizáciou moderného elektronického systému na vyčítavanie a kontrolu informácie z detektora na meranie súradníc dráh jednotlivých častíc, ktorý má 10 miliónov detekčných elementov.

Program na desať rokov

Unikátny výskumný program ALICE a ATLAS, naplánovaný na viac ako 10 rokov, je jedným zo špičkových vedeckých programov súčasnosti. Súčasné aktivity fyzikov SAV, participujúcich na programe LHC, sa koncentrujú na prípravu náročných prostriedkov na analýzu obrovských kvánt údajov, ktoré budú experimenty LHC produkovať. Za týmto účelom sa buduje na ÚEF SAV aj výkonná počítačová farma, pracujúca v celosvetovej sieti GRID. Nemožno nespomenúť, že na výstavbe urýchľovača LHC sa podieľala aj košická firma ZTS VVÚ, a.s. Tá dodala päť mimoriadne presných robotických systémov na presun a presné polohovanie kryomagnetov. Za túto dodávku získala košická firma zlatú plaketu "Golden Hadron" ako najlepší dodávateľ CERNu v oblasti strojných zariadení. Spomenutá firma potom získala v náročnej konkurencii aj objednávku na dodanie 134 pohonov na presné polohovanie supravodivých kryomagnetov.

Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.