Na priame televízne (a dnes už aj internetové) prenosy zo športových, kultúrnych ba (bohužiaľ) aj politických udalostí sme si už dávno zvykli. Na ten deň totiž vedúci predstavitelia Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN) v Ženeve stanovili dátum štartu najbližšieho experimentu vo Veľkom hadrónovom urýchľovači, či lepšie povedané zrážači (LHC). Experiment bol naplánovaný tak, aby sa po prvý raz v histórii uskutočnila kolízia (zrážka) dvoch proti sebe letiacich zväzkov protónov, pričom každý protón mal mať energiu 3,5 TeV.
Prekonaný rekord z decembra
Vyslať dva zväzky (bez ich kolízie) s takouto energiu sa podarilo už v piatok 19. marca, čím bol prekonaný energetický rekord 2,36 TeV z decembra minulého roka. "Dosiahnuť, aby zväzky cirkulovali, je jedna vec. Niečo iné je však dosiahnuť, aby dokázali cirkulovať určitý čas," uviedol hovorca CERN James Gillies. Na 30. marca 2010 pripravil CERN program pre akreditovaných novinárov, živý satelitný prenos i webcast (vysielanie cez internet) z Centrálneho kontrolného strediska aj z kontrolných stredísk jednotlivých experimentov. Zamestnanci Katedry jadrovej a subjadrovej fyziky Prírodovedeckej fakulty Univerzity P. J. Šafárika, ktorí sú účastníkmi experimentu ALICE na zrážači LHC, pripravili v spolupráci s pracovníkmi Oddelenia transferu technológií a Centra aplikovanej informatiky na uvedený deň videokonferenčný prenos z Centrálneho riadiaceho strediska i z kontrolných stredísk jednotlivých experimentov na LHC.
Cieľom bola zrážka pri 7 TeV
Ako nám povedal vedúci spomenutej katedry RNDr. Alexander Dirner, CSc., na veľkoplošnej obrazovke, umiestnenej vo vestibule fakulty, mohli študenti, zamestnanci i návštevníci celý deň sledovať priebeh unikátneho experimentu na LHC. Už sme spomenuli, že cieľom experimentu bolo dosiahnuť zrážku zväzkov protónov s celkovou energiou 7 TeV (to je súčet energií dvoch protibežných protónov, z ktorých každý má energiu 3,5 TeV), čo predstavuje novú rekordnú hodnotu. Experiment sa však nezačal celkom dobre. Úspešnej zrážke zväzkov protónov predchádzali dva neúspešné pokusy, keď operátori urýchľovača mali problémy so stabilitou protónových zväzkov.
Najprv poruchy, potom úspech
Prvé pokusy boli po banálnej poruche v chladiacom systéme magnetov automaticky zrušené bezpečnostným systémom. Prvotné technické problémy však neboli vážne. Aj keď prvé zväzky zanikli, ďalšie po reštarte urýchľovača už krúžili dutinou urýchľovača tak, ako mali. Vedci tak rýchlo napredovali k maximálnej energii a úspešnej zrážke. Prostredníctvom internetu sledovali priebeh náročného a historického experimentu odborníci i laici z celého sveta. "Začína sa nová éra časticovej fyziky, dosiahli sme zrážky s energiou 7 TeV," uviedla hovorkyňa CERN-u Paola Catapano, krátko po 13. hod. 9. min., keď vedci zaznamenali historickú zrážku. Technologický riaditeľ CERN Steve Myers sa vyjadril, že náročnosť navedenia dvoch zväzkov na zrážku bola veľkou technologickou výzvou.
Ako stret ihiel nad Atlantikom
Môžeme to podľa neho prirovnať k zrážke dvoch ihiel odpálených z opačných brehov Atlantického oceánu tak, aby na seba v polovici cesty narazili svojimi hrotmi. Štyri detektory LHC (ATLAS, ALICE, CMS a LHCb) zachytili počas prvého dňa údaje z pol milióna zrážok a tieto informácie budú vedci neskôr podrobne analyzovať. Vedci predpokladajú, že pri zrážke častíc vytvoria podmienky, aké boli v zlomku sekundy po Veľkom tresku, ktorý sa pokladá za začiatok existencie známeho vesmíru. Experimenty majú fyzikom poskytnúť informácie o charaktere temnej hmoty, o podstate ktorej dosiaľ vedci iba špekulujú. Nie je možné ju priamo pozorovať, prejavuje sa iba gravitačným pôsobením. Existuje jej šesťkrát viac než hmoty, ktorú tvoria všetky pozorovateľné objekty vo vesmíre.
Objavia tajomnú časticu?
LHC by mohol pomôcť rozriešiť i záhadu Higgsovho bozónu, tajomnej častice, existenciu ktorej súčasná fyzikálna teória predpovedá, ale ktorú dosiaľ nikto nepozoroval. Higgsov bozón podľa fyzikov "dodáva" ostatným časticiam ich hmotnosť. Experimenty na urýchľovači sa tiež pokúsia vysvetliť, kam sa stratila antihmota, ktorej pri zrodu vesmíru bolo podľa všetkého približne rovnaké množstvo ako klasickej hmoty, i ako sa hmota spojila a vytvorila tak dnes známy vesmír. LHC môže tiež poskytnúť dôkazy v prospech alebo neprospech teórie, podľa ktorej okrem "normálnych" troch priestorových a jedného časového rozmeru existujú ešte ďalšie skryté rozmery.
Zrážky s energiou 14 TeV
Nemôžeme však očakávať, že už čoskoro budeme vedieť viac o ďalších tajomstvách vesmíru. Experimenty budú prebiehať mesiace a roky a ich vyhodnotenie bude zdĺhavé. Mnohé z predpokladaných výsledkov sa budú dať získať až vtedy, keď zrážač LHC bude pracovať takpovediac "na plný výkon", teda keď sa dosiahne energia zrážok protónov 14 TeV. Zatiaľ nikto nevie s určitosťou povedať, kedy sa tak stane, ale podľa dostupných informácií to nebude skôr ako v roku 2012. Isté však je, že pre fyziku a kozmológiu sa úspešným experimentom v predposledný marcový deň začala nová etapa poznania.
Najväčší "stroj" na svete
Na záver môžeme zopakovať niekoľko základných údajov o zrážači LHC, ktorý je považovaný za najväčší "stroj" na svete. Obvod tohto zrážača, uloženého okolo 100 metrov pod švajčiarsko-francúzskym pohraničím pri Ženeve, je 26 659 metrov. Na udržanie zväzku v centre kruhovej trubice zrážača slúži 9 300 supravodivých magnetov, ktoré sú 60 tonami kvapalného hélia chladené na teplotu mínus 271,3 stupňa Celzia. Pri dosiahnutí plnej energie protónov (teda 7 TeV) sa zväzok bude pohybovať rýchlosťou len o máličko nižšou, než je rýchlosť svetla.
Energia 400-tonového vlaku
A čo znamená skratka TeV? Najprv uveďme, že skratka eV znamená elektrónvolt, čo je energia, ktorú získa voľný elektrón, urýchlený v elektrickom poli s potenciálovým rozdielom jeden volt. No a písmeno T v skratke TeV označuje predponu terra-, ktorá udáva, že ide o biliónty (bilión je milión miliónov) násobok základnej jednotky. Na porovnanie možno uviesť, že celková energia zväzku protónov, z ktorých každý má energiu 7 TeV, zodpovedá energii 400-tonového vlaku idúceho rýchlosťou 150 km/h.
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
