Blog

Europejski Ośrodek Badań Jądrowych CERN w Szwajcarii poinformował, że ponownie uruchomiono Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC) i 5 lipca 2022 r. o godz. 16.47 zarejestrowano zdarzenia wysokoenergetyczne o niespotykanej dotąd energii wynoszącej 13,6 TeV (rys. 1). 

Rys. 1. Wielki Zderzacz Hadronów [1]

Na początku należy przybliżyć najważniejsze informacje dotyczące Wielkiego Zderzacza Hadronów, czyli największego i najpotężniejszego na świecie akceleratora cząstek, w którym dochodzi do zderzania dwóch poruszających się w przeciwnych kierunkach, z prędkością zbliżoną do prędkości światła, cząstek – protonów lub jonów. Wielki Zderzacz Hadronów znajduje się w tunelu 100 metrów pod ziemią i składa się z pierścienia, o średnicy wynoszącej 27 kilometrów, nadprzewodzących magnesów z szeregiem struktur przyspieszających, zwiększających energię cząstek. Jego pierwsze uruchomienie odbyło się 10 września 2008 r., a budowa pochłonęła około sześć miliardów franków szwajcarskich. Należy zaznaczyć, że jest to najbardziej skomplikowane urządzenie skonstruowane kiedykolwiek przez człowieka.

W takim razie, kluczowe pytanie, jak działa Wielki Zderzacz Hadronów? Kompleks akceleratorów CERN to ciąg maszyn o rosnących energiach. Każda z nich przyspiesza wiązkę cząstek do określonej energii i przekazuje je do następnej maszyny, znajdującej się w łańcuchu, mającej znowu za zadanie zwiększyć energię i przekazać dalej. Ostatecznie to Wielki Zderzacz Hadronów jest ostatnim ogniwem, do którego docierają tylko wiązki wysokoenergetyczne, prowadzone w pierścieniu akceleratora przez silne pole magnetyczne otrzymywane przez nadprzewodzące magnesy. Należy podkreślić, że cząstki są tak małe, że prawdopodobieństwo ich zderzenia jest takie jak w przypadku wystrzelenia dwóch igieł oddalonych od siebie o 10 kilometrów z taką precyzją, że spotykają się w połowie drogi. Wiązki wewnątrz Wielkiego Zderzacza Hadronów zderzają się w czterech miejscach wokół pierścienia akceleratora, odpowiadających pozycjom następujących detektorów cząstek, tj. ATLAS, CMS, ALICE i LHCb (rys. 2).

Rys. 2. Zasada działania Wielkiego Zderzacza Hadronów [1]

Skąd wzięła się nazwa „Wielki Zderzacz Hadronów”?

1. „Wielki” – odniesienie do rozmiaru, jest to największy akcelerator cząstek na świecie, jego średnica wynosi w przybliżeniu 27 kilometrów,
2. „Zderzacz” – zasada działania polega na zderzaniu cząstek z dwóch wiązek, poruszających się w przeciwnym kierunku,
3. „Hadron” – przyspiesza protony lub jony, należące do grupy cząstek nazywanych hadronami (czyli cząstek elementarnych, które pośredniczą w silnych oddziaływaniach). 

Kilka słów o CERN, czyli Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, znajdującej się na granicy francusko-szwajcarskiej niedaleko Genewy w Szwajcarii i zrzeszającej 23 członków. Od 1991 roku do organizacji należy również Polska, a przy Wielkim Zderzaczu Hadronów pracuje wielu polskich naukowców, w tym dr hab. Michał Bluj, prof. NCBJ z Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Myślę, że pisząc o Wielkim Zderzaczu Hadronów, konieczny jest powrót pamięcią także do wydarzeń z 2012 r., kiedy to ogłoszono odkrycie bozona Higgsa – cząstki niemającej ładunku elektrycznego, krótkotrwałej i rozpadającej się w taki sposób jak teoretyczny bozon Higgsa o zerowym spinie.

Kończąc, trochę na wesoło, naukowiec z sitcomu „Teoria wielkiego podrywu” (ang. Big Bang Theory), Sheldon Cooper, wielokrotnie odnosi się do Wielkiego Zderzacza Hadronów i bozonu Higgsa.

Opracowano na podstawie:

1. https://home.web.cern.ch/science/accelerators/large-hadron-collider [dostęp: 10.07.2022 r.]
2. https://home.web.cern.ch/science/physics/higgs-boson [dostęp: 10.07.2022 r.]
3. https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C404160%2Cwielki-zderzacz-hadronow-po-2-latach-przerwy-ruszy-ze-zdwojona-energia.html [dostęp: 10.07.2022 r.]