Mire való a hadronütköztető? Miért van egyáltalán szükség a Nagy Hadronütköztetőre? További alapvető kísérletek, amelyeket az LHC munkájának részeként végeztek
A rövidített LHC (eng. Large Hadron Collider, rövidítve LHC) egy töltött részecskegyorsító ütköző nyalábokban, amelyet protonok és nehézionok (ólomionok) gyorsítására és ütközésük termékeinek tanulmányozására terveztek. Az ütközőt a CERN-ben (Európai Nukleáris Kutatási Tanács) építették, amely Genf közelében, Svájc és Franciaország határán található. Az LHC a világ legnagyobb kísérleti létesítménye. Több mint 100 országból több mint 10 000 tudós és mérnök vett részt és vesz részt az építésben és a kutatásban.
Mérete miatt nevezték nagynak: a gázpedál főgyűrűjének hossza 26 659 m; hadronsav - annak a ténynek köszönhetően, hogy felgyorsítja a hadronokat, azaz a kvarkokból álló nehéz részecskéket; ütköző (angolul collider - collider) - annak a ténynek köszönhető, hogy a részecskesugarak ellentétes irányba gyorsulnak, és speciális ütközési pontokon ütköznek.
Műszaki adatok
A gyorsítónak 14 TeV (azaz 14 teraelektronvolt vagy 14 1012 elektronvolt) összenergiájú protonokat kell ütköztetnie a beeső részecskék tömegközéppontjában, valamint 5 GeV (5 109) energiájú ólommagokkal. elektronvolt) minden egyes ütköző nukleonpárra. 2010 elején az LHC már valamivel túlszárnyalta a protonenergia tekintetében az előző bajnokot - a Tevatron proton-antiproton ütköztetőt, amely 2011 végéig a National Accelerator Laboratoryban dolgozott. Enrico Fermi (USA). Annak ellenére, hogy a berendezés beállítása évekig húzódik, és még nem fejeződött be, az LHC már a világ legnagyobb energiájú részecskegyorsítójává vált, energiában nagyságrenddel megelőzve a többi ütköztetőt, köztük az RHIC relativisztikus nehéziont. ütköztető a Brookhaven Laboratoryban (USA).
Az LHC fényereje a futás első heteiben nem haladta meg az 1029 részecske/cm 2 s értéket, azonban folyamatosan növekszik. A cél az 1,7·1034 részecske/cm 2 s névleges fényerő elérése, amely megegyezik a BaBar (SLAC, USA) és a Belle (angol) (KEK, Japán) fényerősségével.
A gyorsító ugyanabban az alagútban található, ahol korábban a nagy elektron-pozitronütköztető volt. A 26,7 km kerületű alagutat Franciaországban és Svájcban fektették a föld alá. Az alagút mélysége 50-175 méter, az alagútgyűrű pedig körülbelül 1,4%-kal dől el a földfelszínhez képest. A protonnyaláb megtartására, korrekciójára és fókuszálására 1624 szupravezető mágnest használnak, amelyek teljes hossza meghaladja a 22 km-t. A mágnesek 1,9 K (-271 °C) hőmérsékleten működnek, ami valamivel a hélium szuperfluid hőmérséklete alatt van.
LHC detektorok
Az LHC 4 fő és 3 kiegészítő detektorral rendelkezik:
- ALICE (Egy nagy ionütköztető kísérlet)
- ATLAS (egy toroidális LHC készülék)
- CMS (Compact Muon Solenoid)
- LHCb (The Large Hadron Collider szépségkísérlet)
- TOTEM (TOTAL rugalmas és diffrakciós keresztmetszet mérése)
- LHCf (The Large Hadron Collider előre)
- MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).
Az ATLAS, CMS, ALICE, LHCb nagyméretű detektorok, amelyek a nyaláb ütközési pontjai körül helyezkednek el. A TOTEM és az LHCf detektorok segédeszközök, amelyek a CMS, illetve ATLAS detektorok által elfoglalt nyalábmetszéspontoktól több tíz méter távolságra helyezkednek el, és a fő detektorokkal együtt kerülnek felhasználásra.
Az ATLAS és CMS detektorok általános célú detektorok a Higgs-bozon és a "nem szabványos fizika", különösen a sötét anyag felkutatására, ALICE - a kvark-gluon plazma tanulmányozására nehéz ólomion-ütközések során, LHCb - a fizika tanulmányozására A b-kvarkokat, amelyek lehetővé teszik az anyag és az antianyag közötti különbségek jobb megértését, a TOTEM-et a részecskék kis szögekben történő szóródásának tanulmányozására tervezték, például közeli szakaszok során ütközések nélkül (az ún. nem ütköző részecskék, előre részecskék), amely lehetővé teszi a protonok méretének pontosabb mérését, valamint az ütköző fényerejének szabályozását, és végül az LHCf - a kozmikus sugarak tanulmányozására, ugyanazokkal a nem ütköző részecskékkel modellezve.
A hetedik detektor (kísérleti) MoEDAL, amely a lassan mozgó nehéz részecskék keresésére szolgál, szintén az LHC működéséhez kapcsolódik.
Az ütközőgép működése során a nyalábok mind a négy metszéspontjában egyidejűleg történnek ütközések, függetlenül a felgyorsított részecskék (protonok vagy atommagok) típusától. Ugyanakkor az összes detektor egyszerre gyűjt statisztikákat.
Részecskék gyorsulása ütközőben
Az LHC-ben lévő részecskék sebessége az ütköző sugarakon közel van a vákuumban mért fénysebességhez. A részecskék ilyen nagy energiákra való felgyorsítása több lépésben történik. Az első szakaszban az alacsony energiájú Linac 2 és Linac 3 lineáris gyorsítók protonokat és ólomionokat fecskendeznek be a további gyorsítás érdekében. Ezután a részecskék belépnek a PS boosterbe, majd magába a PS-be (proton szinkrotron), 28 GeV energiát szerezve. Ezzel az energiával már fényhez közeli sebességgel mozognak. Ezt követően az SPS-ben (Proton Super Synchrotron) folytatódik a részecskegyorsulás, ahol a részecske energiája eléri a 450 GeV-ot. Ezután a protoncsomót a fő 26,7 kilométeres gyűrűbe küldik, a protonok energiáját maximum 7 TeV-ra emelve, és az ütközési pontokon a detektorok rögzítik a bekövetkező eseményeket. Két ütköző protonsugár, ha teljesen meg van töltve, egyenként 2808 csomót tartalmazhat. A gyorsítási folyamat hibakeresésének kezdeti szakaszában csak egy csomó kering egy több centiméter hosszú és kis keresztirányú kötegben. Aztán elkezdik növelni a vérrögök számát. A klaszterek egymáshoz képest rögzített pozíciókban helyezkednek el, amelyek szinkronban mozognak a gyűrű mentén. A csomók egy bizonyos sorrendben a gyűrű négy pontján ütközhetnek, ahol a részecskedetektorok találhatók.
Az LHC-ben lévő összes hadroncsokor mozgási energiája, amikor az teljesen meg van töltve, egy sugárhajtású repülőgép kinetikus energiájához hasonlítható, bár az összes részecske tömege nem haladja meg a nanogrammot, és szabad szemmel sem láthatók. Ezt az energiát a részecskék fénysebességéhez közeli sebessége miatt érik el.
A kötegek 0,0001 másodpercnél gyorsabban mennek át a gázpedál teljes körén, így több mint 10 ezer fordulatot tesznek meg másodpercenként
Az LHC céljai és célkitűzései
A Nagy Hadronütköztető fő feladata, hogy 10-19 m-nél kisebb távolságban feltárja világunk szerkezetét, több TeV energiájú részecskékkel "szondázva". A mai napig sok közvetett bizonyíték gyűlt össze arra vonatkozóan, hogy ilyen léptékben a fizikusoknak egy bizonyos „új valóságréteget” kell megnyitniuk, amelynek tanulmányozása az alapvető fizika számos kérdésére választ ad. Hogy pontosan mi lesz ebből a valóságrétegből, azt előre nem tudni. A teoretikusok természetesen már több száz különféle jelenséget javasoltak, amelyek több TeV ütközési energiáinál is megfigyelhetők, de ez a kísérlet mutatja meg, hogy valójában mi valósul meg a természetben.
Új fizika keresése A Standard Modell nem tekinthető az elemi részecskék végső elméletének. Valamilyen mélyebb elmélet része kell legyen a mikrovilág szerkezetére vonatkozóan, az ütköztetőkísérletek során körülbelül 1 TeV alatti energiánál látható rész. Az ilyen elméleteket összefoglaló néven „Új fizika” vagy „Túl a standard modellen” néven említik. A Large Hadron Collider fő feladata, hogy legalább az első sejtéseket megkapja, mi is ez a mélyebb elmélet. Az alapvető kölcsönhatások egy elméletben való további kombinálására különböző megközelítéseket alkalmaznak: a húrelméletet, amelyet az M-elméletben fejlesztettek ki (bránelmélet), a szupergravitációs elméletet, a hurokkvantumgravitációt stb. Némelyiküknek belső problémái vannak, és egyiküknek sem. kísérleti megerősítés. A probléma az, hogy a megfelelő kísérletek elvégzéséhez olyan energiákra van szükség, amelyek a modern részecskegyorsítóknál elérhetetlenek. Az LHC olyan kísérleteket tesz lehetővé, amelyek korábban lehetetlenek voltak, és valószínűleg megerősít vagy megcáfol ezen elméletek egy részét. Így a négynél nagyobb dimenziójú fizikai elméletek egész sora létezik, amelyek a "szuperszimmetria" létezésére utalnak - ilyen például a húrelmélet, amelyet néha szuperhúrelméletnek neveznek, éppen azért, mert szuperszimmetria nélkül elveszti fizikai értelmét. A szuperszimmetria létezésének megerősítése tehát ezen elméletek igazságának közvetett megerősítése lenne. A csúcskvarkok tanulmányozása A csúcskvark a legnehezebb kvark, és ráadásul az eddig felfedezett legnehezebb elemi részecske. A Tevatron legfrissebb eredményei szerint tömege 173,1 ± 1,3 GeV/c 2 . Nagy tömege miatt a felső kvarkot eddig csak egy gyorsítónál, a Tevatronnál figyelték meg, más gyorsítóknak egyszerűen nem volt elegendő energiája az előállításához. Ráadásul a csúcskvarkok nemcsak önmagukban érdeklik a fizikusokat, hanem a Higgs-bozon tanulmányozásának „munkaeszközeként” is. A Higgs-bozon előállításának egyik legfontosabb csatornája az LHC-ben az asszociatív termelés a felső kvark-antikvark párral együtt. Ahhoz, hogy az ilyen eseményeket megbízhatóan elkülönítsük a háttértől, először maguknak a csúcskvarkok tulajdonságainak tanulmányozására van szükség. Az elektrogyenge szimmetria mechanizmusának vizsgálata A projekt egyik fő célja a Higgs-bozon, a Peter Higgs skót fizikus által 1964-ben a Standard Modell keretein belül megjósolt részecske létezésének kísérleti bizonyítása. A Higgs-bozon az úgynevezett Higgs-mező kvantuma, amelyen áthaladva a részecskék ellenállást tapasztalnak, amit tömegkorrekcióként ábrázolunk. Maga a bozon instabil és nagy tömegű (több mint 120 GeV/c2). Valójában a fizikusokat nem annyira maga a Higgs-bozon érdekli, hanem az elektrogyenge kölcsönhatás szimmetriatörésének Higgs-mechanizmusa. A kvark-gluon plazma tanulmányozása Várhatóan évente körülbelül egy hónapot töltünk a gyorsítóban nukleáris ütközések üzemmódjában. Ebben a hónapban az ütköztető felgyorsul, és nem protonokkal, hanem ólommagokkal ütközik a detektorokban. Két atommag rugalmatlan ütközésekor ultrarelativisztikus sebességgel rövid ideig sűrű és nagyon forró nukleáris anyag csomó képződik, majd elbomlik. Az ebben az esetben fellépő jelenségek (az anyag átmenete a kvark-gluon plazma állapotába és annak lehűlése) megértése szükséges az erős kölcsönhatások tökéletesebb elméletének megalkotásához, amely mind a magfizika, mind az asztrofizika számára hasznos lesz. A szuperszimmetria keresése Az LHC-n végzett kísérletek első jelentős tudományos eredménye a "szuperszimmetria" bizonyítása vagy cáfolata lehet - annak az elméletnek, hogy minden elemi részecskének van sokkal nehezebb partnere, vagy "szuperrészecskéje". Foton-hadron és foton-foton ütközések vizsgálata A részecskék elektromágneses kölcsönhatását a (néhány esetben virtuális) fotonok cseréjeként írják le. Más szóval, a fotonok az elektromágneses mező hordozói. A protonok elektromosan feltöltöttek és elektrosztatikus mező veszi körül őket, ez a mező virtuális fotonfelhőnek tekinthető. Minden proton, különösen a relativisztikus proton, szerves részeként tartalmazza a virtuális részecskék felhőjét. Amikor a protonok ütköznek egymással, az egyes protonokat körülvevő virtuális részecskék is kölcsönhatásba lépnek. Matematikailag a részecskekölcsönhatás folyamatát korrekciók hosszú sorozata írja le, amelyek mindegyike egy bizonyos típusú virtuális részecskék segítségével írja le a kölcsönhatást (lásd: Feynman diagramok). Így a protonok ütközésének tanulmányozása során közvetetten az elméleti fizika számára nagy érdeklődésre számot tartó anyag és nagyenergiájú fotonok kölcsönhatását is vizsgálják. A reakciók egy speciális osztályát is figyelembe veszik - két foton közvetlen kölcsönhatását, amelyek ütközhetnek egy szembejövő protonnal, tipikus foton-hadron ütközéseket generálva, és egymással. A magütközések módozatában az atommag nagy elektromos töltése miatt az elektromágneses folyamatok befolyása még fontosabb. Egzotikus elméletek tesztelése A teoretikusok a 20. század végén rengeteg szokatlan ötletet terjesztettek elő a világ szerkezetéről, amelyeket összefoglalóan "egzotikus modelleknek" neveznek. Ide tartoznak az 1 TeV nagyságrendű energiaskálán erős gravitációval rendelkező elméletek, nagyszámú térbeli dimenziójú modellek, olyan preonmodellek, amelyekben maguk a kvarkok és leptonok is részecskékből állnak, valamint új típusú kölcsönhatású modellek. Az a tény, hogy a felhalmozott kísérleti adatok még mindig nem elegendőek egyetlen elmélet létrehozásához. És ezek az elméletek maguk is kompatibilisek a rendelkezésre álló kísérleti adatokkal. Mivel ezek az elméletek konkrét előrejelzéseket adhatnak az LHC-re vonatkozóan, a kísérletezők azt tervezik, hogy tesztelik az előrejelzéseket, és bizonyos elméletek nyomait keresik adataikban. Várhatóan a gyorsítónál kapott eredmények korlátozhatják majd a teoretikusok fantáziáját, lezárva a javasolt konstrukciók egy részét. Egyéb A standard modell keretein kívüli fizikai jelenségek észlelése is várható. A tervek szerint a W- és Z-bozonok tulajdonságait, a szupernagy energiájú nukleáris kölcsönhatásokat, a nehézkvarkok (b és t) keletkezési és bomlási folyamatait tanulmányozzák.
A bolygó sok hétköznapi lakója felteszi magának a kérdést, hogy miért van szükség a Nagy Hadronütköztetőre. A legtöbbek számára érthetetlen tudományos kutatás, amelyre sok milliárd eurót költöttek, éberséget és félelmet kelt.
Lehet, hogy ez egyáltalán nem kutatás, hanem egy időgép prototípusa vagy egy idegen lények teleportálására szolgáló portál, amely megváltoztathatja az emberiség sorsát? A pletykák a legfantasztikusabbak és legszörnyűbbek. A cikkben megpróbáljuk kitalálni, mi az a hadronütköztető, és miért hozták létre.
Az emberiség ambiciózus projektje
A Large Hadron Collider jelenleg a legerősebb részecskegyorsító a bolygón. Svájc és Franciaország határán található. Pontosabban alatta: 100 méter mélyen közel 27 kilométer hosszú, gyűrű alakú gyorsítóalagút található. A több mint 10 milliárd dollár értékű kísérleti kísérleti helyszín tulajdonosa az Európai Nukleáris Kutatási Központ.
Hatalmas erőforrások és atomfizikusok ezrei foglalkoznak protonok és nehéz ólomionok fényközeli sebességre történő gyorsításával különböző irányokba, majd ütköznek egymással. A közvetlen kölcsönhatások eredményeit alaposan tanulmányozzák.
A javaslat egy új részecskegyorsító létrehozására még 1984-ben érkezett. Tíz éve dúlnak különféle viták arról, hogy milyen lesz a hadronütköztető, miért van szükség ilyen nagyszabású kutatási projektre. Csak a műszaki megoldás jellemzőinek és a telepítés szükséges paramétereinek megvitatása után került sor a projekt jóváhagyására. Az építkezés csak 2001-ben kezdődött, elhelyezésére az elemi részecskék egykori gyorsítóját - egy nagy elektron-pozitron ütköztetőt - jelölték ki.
Miért van szükség a nagy hadronütköztetőre?
Az elemi részecskék kölcsönhatását többféleképpen írják le. A relativitáselmélet ütközik a kvantumtérelmélettel. Az elemi részecskék szerkezetének egységes megközelítésének megtalálásához a hiányzó láncszem a kvantumgravitáció elméletének megalkotásának lehetetlensége. Ezért van szükségünk egy nagy teljesítményű hadronütköztetőre.
A részecskék ütközésének teljes energiája 14 teraelektronvolt, ami a készüléket sokkal erősebb gyorsítóvá teszi, mint a világon jelenleg. A korábban technikai okokból lehetetlen kísérletek elvégzése után a tudósok nagy valószínűséggel dokumentálhatják vagy megcáfolhatják a mikrovilág létező elméleteit.
Az ólommagok ütközésekor keletkező kvark-gluon plazma tanulmányozása lehetővé teszi, hogy egy fejlettebb elméletet építsünk fel az erős kölcsönhatásokról, amelyek radikálisan megváltoztathatják a magfizikát és a csillagteret.
Higgs-bozon
Peter Higgs skót fizikus még 1960-ban dolgozta ki a Higgs-mező elméletét, amely szerint az ebbe a mezőbe belépő részecskék kvantumhatásnak vannak kitéve, ami a fizikai világban egy tárgy tömegeként figyelhető meg.
Ha a kísérletek során sikerül megerősíteni a skót atomfizikus elméletét és megtalálni a Higgs-bozont (kvantumot), akkor ez az esemény a Föld lakóinak fejlődésének új kiindulópontja lehet.
A felfedezett gravitációs vezérlők pedig sokszorosan felülmúlják a technikai haladás minden látható kilátását. Ráadásul a haladó tudósokat nem a Higgs-bozon jelenléte érdekli jobban, hanem az elektrogyenge szimmetria megtörésének folyamata.
Hogyan működik
Annak érdekében, hogy a kísérleti részecskék egy felület számára elképzelhetetlen sebességet érjenek el, ami majdnem megegyezik a vákuumban lévővel, fokozatosan gyorsítják őket, minden alkalommal növelve az energiát.
Először a lineáris gyorsítók ólomionokat és protonokat fecskendeznek be, amelyeket aztán fokozatos gyorsításnak vetnek alá. A részecskék az erősítőn keresztül belépnek a proton szinkrotronba, ahol 28 GeV töltést kapnak.
A következő szakaszban a részecskék belépnek a szuperszinkrotronba, ahol töltésük energiája 450 GeV-ra emelkedik. Az ilyen mutatók elérése után a részecskék a fő több kilométeres gyűrűbe esnek, ahol a detektorok rögzítik az ütközés pillanatát a speciálisan elhelyezett ütközési pontokban.
Az ütközés során minden folyamatot észlelni képes detektorokon kívül 1625 szupravezető mágnest használnak a protoncsomók gyorsítóban tartására. Teljes hosszuk meghaladja a 22 kilométert. Speciálisan elérheti a -271 °C hőmérsékletet. Egy-egy ilyen mágnes költségét egymillió euróra becsülik.
A cél szentesíti az eszközt
Az ilyen ambiciózus kísérletek elvégzésére megépítették a legerősebb hadronütköztetőt. Miért van szükségünk több milliárd dolláros tudományos projektre, mondja sok tudós leplezetlen örömmel az emberiségnek. Igaz, az új tudományos felfedezések esetében nagy valószínűséggel megbízhatóan osztályozzák őket.
Akár biztosat is mondhatsz. Ezt a civilizáció egész története megerősíti. Amikor feltalálták a kereket, az emberiség elsajátította a kohászatot – helló, fegyverek és fegyverek!
Napjainkban a legmodernebb fejlesztések a fejlett országok hadiipari komplexumainak tulajdonába kerülnek, de nem az egész emberiségé. Amikor a tudósok megtanulták, hogyan kell felosztani egy atomot, mi volt előbb? Atomreaktorok, amelyek villamos energiát biztosítanak, azonban több százezer haláleset után Japánban. Hirosima lakossága egyértelműen ellenezte a tudományos fejlődést, amely elvette tőlük és gyermekeiktől a holnapot.
A technikai fejlődés az emberek megcsúfolásának tűnik, mert a benne szereplő személy hamarosan a leggyengébb láncszemré válik. Az evolúció elmélete szerint a rendszer fejlődik és erősödik, megszabadulva a gyenge pontjaitól. Hamarosan kiderülhet, hogy a technológiai fejlesztések világában nem marad hely számunkra. Ezért a „miért van szükség most a Nagy Hadronütköztetőre” kérdés valójában nem tétlen kíváncsiság, mert az egész emberiség sorsától való félelem okozza.
Kérdések nem válaszoltak
Miért van szükségünk egy nagy hadronütköztetőre, ha a bolygón emberek milliói halnak meg éhen és gyógyíthatatlan, néha gyógyítható betegségekben? Segít leküzdeni ezt a rosszat? Miért van szüksége az emberiségnek egy hadronütköztetőre, amely a technológia fejlődése mellett több mint száz éve nem tudta megtanulni, hogyan harcoljon sikeresen a rák ellen? Vagy talán csak kifizetődőbb drága orvosi szolgáltatásokat nyújtani, mint megtalálni a gyógyulás módját? A fennálló világrend és etikai fejlődés mellett az emberi fajnak csak egy maroknyi képviselőjének van nagy szüksége egy nagy hadronütköztetőre. Miért van szüksége rá a bolygó teljes lakosságának, hogy megállás nélkül vívjon harcot egy olyan világban való élethez való jogért, amely mentes senki életét és egészségét érintő beavatkozásoktól? A történelem hallgat erről...
Félelem a tudományos kollégáktól
A tudományos közösség más képviselői is komoly aggodalmukat fejezik ki a projekt biztonságával kapcsolatban. Nagy a valószínűsége annak, hogy a tudományos világ kísérleteiben, korlátozott ismeretei miatt, elveszítheti az irányítást olyan folyamatok felett, amelyeket nem is vizsgáltak megfelelően.
Ez a megközelítés fiatal vegyészek laboratóriumi kísérleteire emlékeztet – keverje össze mindent, és nézze meg, mi történik. Az utolsó példa egy robbanással végződhet a laboratóriumban. És ha ilyen "siker" éri a hadronütköztetőt?
Miért van szükségük a földlakóknak indokolatlan kockázatra, különösen azért, mert a kísérletezők nem mondhatják teljes magabiztossággal, hogy a részecskék ütközésének folyamatai, amelyek csillagunk hőmérsékletét 100 ezerszeresen meghaladó hőmérsékletek kialakulásához vezetnek, nem okozzák az egész anyag láncreakcióját a bolygóról?! Vagy egyszerűen csak olyasmit kérnek, ami végzetesen tönkretehet egy nyaralást Svájc hegyei között vagy a francia Riviérán...
Információs diktatúra
Mire való a Nagy Hadronütköztető, amikor az emberiség nem tud kevésbé összetett problémákat megoldani? Az alternatív vélemény elhallgatására tett kísérlet csak megerősíti az események előreláthatatlanságának lehetőségét.
Valószínűleg ott, ahol az ember először megjelent, ott volt benne ez a kettős tulajdonság: jót tenni és ártani önmagának. Talán a választ a hadronütköztető által adott felfedezések adják? Hogy miért volt szükség erre a kockázatos kísérletre, azt utódaink fogják eldönteni.
A világ legerősebb ütköző részecskegyorsítója
A világ legerősebb ütközőnyaláb-gyorsítója, amelyet az Európai Nukleáris Kutatási Központ (CERN) épített egy 27 kilométer hosszú földalatti alagútban, 50-175 méter mélységben Svájc és Franciaország határán. Az LHC-t 2008 őszén dobták piacra, de egy baleset miatt csak 2009 novemberében kezdődtek meg vele a kísérletek, tervezési kapacitását 2010 márciusában érte el. Az ütköző kilövése nemcsak a fizikusok, hanem a hétköznapi emberek figyelmét is felkeltette, a médiában ugyanis olyan félelmek hangzottak el, hogy az ütközőgépen végzett kísérletek a világ végéhez vezethetnek. 2012 júliusában bejelentették, hogy az LHC olyan részecskét észlelt, amely nagy valószínűséggel a Higgs-bozon volt – a létezése megerősítette az anyag szerkezetének standard modelljének helyességét.
háttér
A részecskegyorsítókat először a XX. század 20-as éveinek végén kezdték használni a tudományban az anyag tulajdonságainak tanulmányozására. Az első gyűrűgyorsítót, a ciklotront Ernest Lawrence amerikai fizikus alkotta meg 1931-ben. 1932-ben az angol John Cockcroftnak és az ír Ernest Waltonnak egy feszültségsokszorozó és a világ első protongyorsítója segítségével sikerült először mesterségesen hasítani egy atommagot: a héliumot lítium protonokkal történő bombázásával nyerték. A részecskegyorsítókat elektromos mezők hajtják, amelyek gyorsításra (sok esetben a fénysebességhez közeli sebességre) szolgálnak, és a töltött részecskéket (például elektronokat, protonokat vagy nehezebb ionokat) egy adott úton tartanak. A gyorsítók legegyszerűbb háztartási példája az elektronsugárcsöves televíziók,,,,,.
A gyorsítókat különféle kísérletekhez használják, beleértve a szupernehéz elemek előállítását is. Az elemi részecskék tanulmányozásához ütköztetőket is használnak (az ütközésből - "ütközés") - az ütköző nyalábokban lévő töltött részecskegyorsítókat, amelyeket az ütközés termékeinek tanulmányozására terveztek. A tudósok nagy kinetikus energiákat adnak a nyaláboknak. Az ütközések új, korábban ismeretlen részecskéket termelhetnek. A speciális detektorokat úgy tervezték, hogy megragadják a megjelenésüket. Az 1990-es évek elején a legerősebb ütköztetők az USA-ban és Svájcban működtek. 1987-ben az Egyesült Államokban, Chicago mellett indították útjára a Tevatron ütköztetőt, amelynek maximális sugárenergiája 980 gigaelektronvolt (GeV). Ez egy 6,3 kilométer hosszú földalatti gyűrű. 1989-ben Svájcban az Európai Nukleáris Kutatási Központ (CERN) égisze alatt üzembe helyezték a nagy elektron-pozitronütköztetőt (LEP). Számára a Genfi-tó völgyében 50-175 méter mélységben 26,7 kilométer hosszú gyűrű alakú alagutat építettek, 2000-ben 209 GeV sugárenergiát lehetett elérni, , .
A Szovjetunióban az 1980-as években projektet hoztak létre az Accelerator-Storage Complex (UNC) számára - egy szupravezető proton-proton ütköztetőhöz a Protvino-i Nagyenergiájú Fizikai Intézetben (IHEP). A legtöbb paraméterben jobb lenne, mint a LEP és a Tevatron, és lehetővé tette volna az elemi részecskék nyalábjainak felgyorsítását 3 teraelektronvolt (TeV) energiával. 21 kilométer hosszú főgyűrűjét 1994-ben a föld alatt építették meg, de forráshiány miatt 1998-ban a projektet befagyasztották, a Protvinóban épített alagutat lemolyosították (a felső szakasznak csak elemei készültek el), és a főmérnök a projektből Gennagyij Durov az USA-ba ment dolgozni , , , , , , , . Egyes orosz tudósok szerint, ha az UNK elkészült és üzembe helyezték volna, akkor nem lett volna szükség erősebb ütköztetők létrehozására, , : felmerült, hogy a világrend fizikai alapjaira vonatkozó új adatok beszerzéséhez, elég lenne túllépni az 1 TeV energiaküszöböt a gyorsítókon , . A Moszkvai Állami Egyetem Atommagfizikai Kutatóintézetének igazgatóhelyettese és az orosz intézményeknek a Nagy Hadronütköztető létrehozására irányuló projektben való részvételének koordinátora, Viktor Savrin, emlékeztetve az UNC-re, azt mondta: "Nos, három teraelektronvolt vagy hét. A teraelektronvoltokat később ötre lehetne emelni." 1993-ban azonban az Egyesült Államok is felhagyott saját szupravezető szuperütközőjének (SSC) megépítésével, és anyagi okok miatt.
Különböző országok fizikusai ahelyett, hogy saját ütköztetőket építettek volna, úgy döntöttek, hogy összefognak egy nemzetközi projekt keretében, amelynek létrehozásának ötlete még az 1980-as években született. A svájci LEP-nél végzett kísérletek befejezése után a berendezéseit leszerelték, és helyére megkezdődött a Large Hadron Collider (LHC, Large Hadron Collider, LHC) építése - a világ legerősebb ütközéskor töltött részecskéinek gyűrűs gyorsítója. nyalábok, amelyeken 14 TeV energiájú protonnyalábok és 1150 TeV ütközési energiájú ólomionok ütköznek , , , , , .
A kísérlet céljai
Az LHC felépítésének fő célja a Standard Modell finomítása vagy megcáfolása volt - egy elméleti konstrukció a fizikában, amely leírja az elemi részecskéket és a négy alapvető kölcsönhatás közül hármat: erős, gyenge és elektromágneses, kivéve a gravitációs, . A Standard Modell kialakítása az 1960-1970-es években fejeződött be, és a tudósok szerint az azóta történt összes felfedezést ennek az elméletnek a természetes kiterjesztései írták le. Ugyanakkor a Standard Modell elmagyarázta, hogyan hatnak egymásra az elemi részecskék, de nem válaszolt a kérdésre, hogy miért így, és nem másként.
A tudósok megjegyezték, hogy ha az LHC-nek nem sikerült volna felfedeznie a Higgs-bozont (a sajtóban néha "Istenrészecske"-nek is nevezték), ez megkérdőjelezné a teljes szabványos modellt, ami teljes felülvizsgálatot igényelne. az elemi részecskékről létező elképzelések , , , , . Ugyanakkor, ha a Standard Modell beigazolódott, a fizika egyes területei további kísérleti igazolást igényeltek: különösen a "gravitonok" - a gravitációért felelős hipotetikus részecskék - létezését kellett bizonyítani, , .
Műszaki jellemzők
Az LHC a LEP számára épített alagútban található. Nagy része Franciaország területén fekszik. Az alagútban két, szinte teljes hosszukban párhuzamosan futó, a detektorok helyein metsző cső található, amelyekben hadronok - kvarkokból álló részecskék - ütköznek majd (ólomionok és protonok fognak ütközni). A protonok nem magában az LHC-ben kezdenek gyorsulni, hanem a segédgyorsítókban. A protonsugarak a LINAC2 lineáris gyorsítóban, majd a PS gyorsítóban "indulnak meg", ezt követően belépnek a szuperproton szinkrotron (SPS) 6,9 kilométer hosszú gyűrűjébe, majd az egyik LHC csőben kötnek ki, ahol egy másikba kerülnek. 20 perc alatt 7 TeV-ig terjedő energiát továbbítanak. Az ólomionokkal végzett kísérletek a LINAC3 lineáris gyorsítón kezdődnek. A gerendákat 1600 szupravezető mágnes tartja a helyén, amelyek közül sok akár 27 tonnát is nyom. Ezeket a mágneseket folyékony hélium hűti le rendkívül alacsony hőmérsékletre: 1,9 fokkal az abszolút nulla felett, hidegebb, mint a világűr, , , , , , , .
A fénysebesség 99,9999991 százalékának megfelelő sebességgel, másodpercenként több mint 11 ezer kört megtéve az ütközőgyűrű körül, a protonok ütköznek a négy detektor egyikében - az LHC legbonyolultabb rendszerében , , , , , . Az ATLAS detektort úgy tervezték, hogy olyan új ismeretlen részecskéket keressen, amelyek javaslatot tehetnek a tudósok számára a szabványos modelltől eltérő "új fizika" keresésére. A CMS detektort a Higgs-bozon kinyerésére és a sötét anyag tanulmányozására tervezték. Az ALICE detektort az ősrobbanás utáni anyag tanulmányozására és a kvark-gluon plazma keresésére tervezték, az LHCb detektor pedig az anyag elterjedtségének okát az antianyaggal szemben, és feltárja a b-kvarkok fizikáját. A jövőben további három detektor üzembe helyezését tervezik: TOTEM, LHCf és MoEDAL, .
Az LHC-ben végzett kísérletek eredményeinek feldolgozására egy dedikált elosztott számítógépes hálózatot, a GRID-et használnak, amely másodpercenként akár 10 gigabitnyi információt képes továbbítani a világ 11 számítógépközpontjába. Évente több mint 15 petabájt (15 ezer terabájt) információ kerül kiolvasásra a detektorokból: négy kísérlet teljes adatfolyama elérheti a 700 megabájtot másodpercenként, , , , . 2008 szeptemberében a hackereknek sikerült betörniük a CERN weboldalára, és elmondásuk szerint hozzáférni az ütköző menedzsmentjéhez. A CERN munkatársai azonban elmagyarázták, hogy az LHC vezérlőrendszer el van szigetelve az internettől. 2009 októberében letartóztatták Adlen Ishort, aki az LHCb-kísérlet egyik tudósa volt az LHC-ben, mert azzal gyanúsítják, hogy terroristákkal együttműködött. A CERN vezetősége szerint azonban Ishor nem jutott be az ütköző földalatti helyiségeibe, és nem tett semmi olyat, ami érdekelhette volna a terroristákat. 2012 májusában Ishort öt év börtönbüntetésre ítélték.
Költség és építéstörténet
1995-ben az LHC létrehozásának költségét 2,6 milliárd svájci frankra becsülték, nem számítva a kísérletek elvégzésének költségeit. A tervek szerint a kísérleteket 10 év múlva – 2005-ben – el kellene kezdeni. 2001-ben megnyirbálták a CERN költségvetését, és 480 millió frankkal hozzáadták az építési költséget (a projekt összköltsége akkoriban körülbelül 3 milliárd frank volt), és ez az ütközőgép beindítását 2007-re halasztotta. 2005-ben egy mérnök meghalt az LHC építése közben: a tragédia oka egy daruból leesett rakomány volt.
Az LHC elindítását nem csak finanszírozási problémák miatt halasztották el. 2007-ben kiderült, hogy a Fermilab által szupravezető mágnesekhez szállított alkatrészek nem feleltek meg a tervezési követelményeknek, ami miatt az ütköző üzembe helyezése egy évvel elhalasztotta.
2008. szeptember 10-én indították útjára az első protonnyalábot az LHC-n. A tervek szerint néhány hónapon belül megtörténik az első ütközések az ütközőnél, azonban szeptember 19-én két szupravezető mágnes meghibásodása miatt baleset történt az LHC-nél: a mágnesek letiltottak, több mint 6 tonna folyékony hélium ömlött az alagútba, és a vákuum megtört a gyorsítócsövekben. Az ütközőt javítás miatt le kellett zárni. A baleset ellenére 2008. szeptember 21-én ünnepélyes ceremóniát rendeztek az LHC üzembe helyezésére. A kísérleteket eredetileg már 2008 decemberében folytatni akarták, majd az újraindítás időpontját szeptemberre, majd 2009 november közepére tolták, míg az első ütközéseket csak 2010-ben tervezték megtartani,,, . A balesetet követően 2009. október 23-án végezték el az ólomionok és protonok nyalábjainak első próbalövéseit az LHC gyűrű egy részén. November 23-án történtek az első nyalábütközések az ATLAS detektorban, 2010. március 31-én pedig teljes kapacitással kezdett dolgozni az ütköző: ezen a napon rekordenergiájú, 7 TeV-os protonnyaláb ütközést regisztráltak. 2012 áprilisában még magasabb proton ütközési energiát regisztráltak - 8 TeV.
2009-ben az LHC költségét 3,2-6,4 milliárd euróra becsülték, így ez az emberiség történetének legdrágább tudományos kísérlete.
A nemzetközi együttműködés
Megállapították, hogy egy ország nem hozhat létre LHC-méretű projektet. Nemcsak 20 CERN tagállam erőfeszítésével jött létre: a világ több mint száz országából több mint 10 ezer tudós vett részt a kidolgozásában,,. 2009 óta az LHC projektet Rolf-Dieter Heuer, a CERN vezérigazgatója vezeti. Oroszország is részt vesz az LHC létrehozásában a CERN megfigyelő tagjaként: 2008-ban mintegy 700 orosz tudós dolgozott a Nagy Hadronütköztetőben, köztük az IHEP alkalmazottai is.
Eközben az egyik európai ország tudósai majdnem elvesztették a lehetőséget, hogy részt vegyenek az LHC kísérleteiben. 2009 májusában Johannes Hahn osztrák tudományos miniszter bejelentette az ország 2010-es kilépését a CERN-ből, kifejtve, hogy a CERN-tagság és az LHC létrehozási programban való részvétel túl drága, és nem hoz kézzelfogható megtérülést Ausztriában a tudomány és az egyetemek számára. Szó volt az évi mintegy 20 millió eurós lehetséges megtakarításról, ami a CERN költségvetésének 2,2 százaléka és az osztrák kormány által a nemzetközi kutatási szervezetekben való részvételre elkülönített források mintegy 70 százaléka. Ausztria megígérte, hogy 2009 őszén hozza meg a végső döntést a kilépésről. Később Werner Faymann osztrák kancellár azonban azt mondta, hogy országa nem hagyja el a projektet és a CERN-t.
Veszélyről szóló pletykák
A sajtóban pletykák keringtek arról, hogy az LHC veszélyt jelent az emberiségre, mivel elindítása a világ végéhez vezethet. Ennek oka a tudósok azon kijelentései voltak, miszerint az ütközőben bekövetkező ütközések következtében mikroszkopikus fekete lyukak alakulhatnak ki: azonnal megjelentek azok a vélemények, amelyek az egész Földet „beszippanthatják”, ezért az LHC egy igazi „Pandora szelencéje”. , . Olyan vélemények is elhangzottak, hogy a Higgs-bozon felfedezése az Univerzumban ellenőrizetlen tömegnövekedéshez vezet, a "sötét anyag" kutatására irányuló kísérletek pedig "strangelets" (strangelets, a kifejezés fordítása Az orosz Szergej Popov csillagászhoz tartozik) - "furcsa anyag", amely a közönséges anyaggal érintkezve "strapellává" változtathatja. Ugyanakkor összehasonlították Kurt Vonnegut (Kurt Vonnegut) "Macska bölcsője" című regényével, ahol a "jégkilences" kitalált anyag elpusztította az életet a bolygón. Egyes publikációk egyes tudósok véleményére hivatkozva azt is megállapították, hogy az LHC-n végzett kísérletek idővel "féreglyukak" (féreglyukak) megjelenéséhez vezethetnek, amelyeken keresztül részecskék vagy akár élőlények kerülhetnek világunkba a jövőből, . Kiderült azonban, hogy a tudósok szavait eltorzították és félreértelmezték az újságírók: kezdetben "mikroszkópikus időgépekről volt szó, amelyek segítségével csak az egyes elemi részecskék utazhatnak a múltba".
A tudósok többször kijelentették, hogy az ilyen események valószínűsége elhanyagolható. Még egy speciális LHC Biztonsági Értékelő Csoportot is összeállítottak, amely elemzést végzett és jelentést adott ki a katasztrófák valószínűségéről, amelyekhez az LHC-ben végzett kísérletek vezethetnek. A tudósok szerint az LHC protonütközése nem lesz veszélyesebb, mint a kozmikus sugarak ütközése az űrhajósok szkafandereivel: néha még nagyobb energiájuk van, mint amit az LHC-ben el lehet érni. Ami pedig a feltételezett fekete lyukakat illeti, azok "feloldódnak", mielőtt még a , , , , , ütköző falait is elérnék.
Az esetleges katasztrófákról szóló pletykák azonban továbbra is bizonytalanságban tartották a közvéleményt. Az ütköző alkotóit még be is perelték: a leghíresebb perek Walter Wagner amerikai ügyvéd és orvos, valamint Otto Rossler német kémiaprofesszoré voltak. Azzal vádolták a CERN-t, hogy kísérletükkel veszélyeztette az emberiséget, és megsértette az Emberi Jogok Egyezménye által biztosított "élethez való jogot", de az állításokat , , , elutasította. A sajtó beszámolt arról, hogy a közelgő világvégéről szóló pletykák miatt az LHC indiai indulása után egy 16 éves lány öngyilkos lett.
Az orosz blogszférában megjelent egy "Inkább ütköztetnék" mém, ami így fordítható: "Vége lenne a világnak, erre a gyalázatra már nem lehet ránézni". Népszerű volt az a vicc, hogy „A fizikusoknak hagyományuk van – 14 milliárd évente egyszer összegyűjtenek és elindítanak egy ütközőt”.
Tudományos eredmények
Az LHC-ben végzett kísérletek első adatait 2009 decemberében tették közzé. 2011. december 13-án a CERN szakértői bejelentették, hogy az LHC-ben végzett kutatások eredményeként sikerült leszűkíteniük a Higgs-bozon valószínű tömegének határait 115,5-127 GeV-ra, és a kívánt részecske létezésére utaló jeleket találni. tömege körülbelül 126 GeV,. Ugyanebben a hónapban jelentették be először az LHC-n végzett kísérletek során egy új, nem Higgs-részecske, a χb (3P) felfedezését.
2012. július 4-én a CERN vezetése hivatalosan bejelentette, hogy 99,99995 százalékos valószínűséggel találtak egy új részecske felfedezését a körülbelül 126 GeV tömegtartományban, amely a tudósok szerint nagy valószínűséggel a Higgs-bozon volt. Ezt az eredményt az LHC-ben dolgozó két tudományos együttműködés egyikének vezetője, Joe Incandela (Joe Incandela) "az elmúlt 30-40 év egyik legnagyobb megfigyelésének e tudományterületen" nevezte, maga Peter Higgs pedig úgy nyilatkozott, hogy a részecske felfedezése "egy korszak vége a fizikában", , .
Jövőbeli projektek
2013-ban a CERN az LHC korszerűsítését tervezi erősebb detektorok telepítésével és az ütköző teljes teljesítményének növelésével. A frissítési projekt neve Super Large Hadron Collider (SLHC). Tervezik az International Linear Collider (ILC) megépítését is. Csője több tíz kilométer hosszú lesz, és olcsóbbnak kell lennie, mint az LHC, mivel a kialakítása nem igényli drága szupravezető mágnesek használatát. Elképzelhető, hogy az ILC Dubnán,,.
A CERN egyes szakértői és tudósai az Egyesült Államokból és Japánból azt javasolták, hogy az LHC munkájának befejezése után dolgozzanak ki egy új Very Large Hadron Collider (Very Large Hadron Collider, VLHC) kidolgozását.
Használt anyagok
Chris Wickham, Robert Evans. "Ez" egy bozon: "A Higgs küldetés új részecskéket hordoz. Reuters, 05.07.2012
Lucy Christie, Marie Noelle Blessig. Testfelépítés: decouverte de la "partticule de Dieu"? - Agence France-Presse, 04.07.2012
Dennis Overbye. A fizikusok megfoghatatlan részecskéket találnak az univerzum kulcsának. - A New York Times, 04.07.2012
Adlene Hicheur elítéli a cinq ans de börtönt, dont un avec sursis. - L Express, 04.05.2012
A részecskeütköztető fokozza az univerzum felfedezésére irányuló törekvést. - Agence France-Presse, 06.04.2012
Jonathan Amos. Az LHC első új részecskéjének felfedezéséről számolt be. - BBC hírek, 22.12.2011
Leonyid Popov. Az első új részecskét az LHC-n fogták meg. - membrán, 22.12.2011
Stephen Shankland. A CERN fizikusai utalást találtak a Higgs-bozonra. - CNET, 13.12.2011
Paul Rincon. LHC: Higgs-bozont "lehet, hogy megpillantották". - BBC hírek, 13.12.2011
Igen, megcsináltuk! - CERN Bulletin, 31.03.2010
Richard Webb. A fizikusok versenyeznek az LHC első eredményeinek közzétételén. - Új Tudós, 21.12.2009
Sajtóközlemény. Két keringő sugár hozza az első ütközést az LHC-ben. - CERN (cern.ch), 23.11.2009
A részecskék visszatértek az LHC-be! - CERN (cern.ch), 26.10.2009
Az első ólomionok az LHC-ben. - LHC befecskendezési tesztek (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009
Charles Bremner, Adam Sage. A Hadron Collider fizikusát, Adlene Hicheurt terrorizmussal vádolják. - Az idők, 13.10.2009
Dennis Overbye. French Investigate Scientist for Formal Terrorism Inquiry. - A New York Times, 13.10.2009
Mi maradt a szupravezető szuperütköztetőből? A fizika ma, 06.10.2009
Az LHC 3,5 TeV-on fog működni a 2009–2010-es időszak elején, később emelkedik. - CERN (cern.ch), 06.08.2009
LHC Kísérleti Bizottság. - CERN (cern.ch), 30.06.2009
Néhány tény a Nagy Hadronütköztetőről, hogyan és miért jött létre, mi a haszna, és milyen potenciális veszélyeket jelent az emberiségre nézve.
1. Az LHC, vagyis a Large Hadron Collider építése még 1984-ben fogant meg, és csak 2001-ben kezdõdött. Öt évvel késõbb, 2006-ban, több mint 10 ezer, különbözõ országokból származó mérnök és tudós munkájának köszönhetõen megépült a elkészült a Nagy Hadronütköztető.
2. Az LHC a világ legnagyobb kísérleti létesítménye.
3.
Akkor miért a Nagy Hadronütköztető?
Szilárd mérete miatt nevezték nagynak: a főgyűrű hossza, amelyen a részecskéket hajtják, körülbelül 27 km.
Hadron - mivel a telepítés felgyorsítja a hadronokat (kvarkokból álló részecskéket).
Ütköztető - az ellenkező irányba gyorsuló részecskesugarak miatt, amelyek speciális pontokon ütköznek egymással.
4. Mire való a nagy hadronütköztető? Az LHC egy ultramodern kutatóközpont, ahol a tudósok atomokkal végeznek kísérleteket, nagy sebességgel lökve össze ionokat és protonokat. A tudósok azt remélik, hogy a kutatás segítségével fellebbentik a fátylat a világegyetem megjelenésének titkairól.
5. A projekt 6 milliárd dolláros csillagászati összegbe került a tudományos közösségnek. Oroszország egyébként 700 szakembert delegált az LHC-hez, akik ma is dolgoznak. Az LHC megrendelései körülbelül 120 millió dollárt hoztak az orosz vállalatoknak.
6. Kétségtelen, hogy az LHC fő felfedezése a Higgs-bozon vagy más néven „Isten részecskék” 2012-es felfedezése. A Higgs-bozon az utolsó láncszem a szabványos modellben. Egy másik jelentős esemény Bak'e-ban a rekord, 2,36 teraelektronvoltos ütközési energia érték elérése.
7. Egyes tudósok, köztük az oroszországiak, úgy vélik, hogy a CERN-ben (az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetben, ahol valójában az ütköző található) nagyszabású kísérleteknek köszönhetően a tudósok képesek lesznek megépíteni a világ első időgépét. A legtöbb tudós azonban nem osztja a kollégák optimizmusát.
8. Az emberiség fő félelmei a bolygó legerősebb gyorsítójával kapcsolatban azon a veszélyen alapulnak, amely az emberiséget fenyegeti a környező anyag befogására képes mikroszkopikus fekete lyukak kialakulása következtében. Van egy másik potenciális és rendkívül veszélyes fenyegetés - a (Strange cseppből származó) szálak megjelenése, amelyek hipotetikusan képesek ütközni egy atom magjával, hogy egyre több új szálat képezzenek, átalakítva az egész Univerzum anyagát. A legelismertebb tudósok többsége azonban azt állítja, hogy egy ilyen eredmény nem valószínű. De elméletileg lehetséges
9. 2008-ban Hawaii állam két lakosa beperelte a CERN-t. Azzal vádolták a CERN-t, hogy gondatlanságból próbál véget vetni az emberiségnek, és biztonsági garanciákat követelnek a tudósoktól.
10. A Nagy Hadronütköztető Svájcban található, Genf közelében. A CERN-ben van egy múzeum, ahol a látogatók világosan elmagyarázzák az ütközőgép alapelveit és azt, hogy miért épült.
11 . És végül egy kis szórakoztató tény. A Yandex kérései alapján sokan, akik információt keresnek a Large Hadron Colliderről, nem tudják, hogyan kell leírni a gyorsító nevét. Például azt írják, hogy „andron” (és nem csak azt írják, hogy mit érnek az NTV tudósításai az andronütköztetőjükkel), néha „android”-ot írnak (a Birodalom visszavág). A polgári hálóban szintén nem maradnak le és „hadron” helyett „hardont” hajtanak be a keresőbe (ortodox angolban a hard-on emelkedő). A fehérorosz nyelv egyik érdekes elírása a „Vyaliki hadronny paskaralnik”, ami „nagy hadrongyorsító”-nak felel meg.
Hadronütköztető. Fénykép
A "nagy hadronütköztető" kifejezés olyan mélyen beágyazódott a tömegtájékoztatásba, hogy rengeteg ember ismeri ezt a létesítményt, beleértve azokat is, akiknek tevékenysége semmilyen módon nem kapcsolódik az elemi részecskefizikához és általában a tudományhoz.
Valóban, egy ilyen nagyszabású és költséges projektet a média nem hagyhatott figyelmen kívül - egy közel 27 kilométer hosszú, több tízmilliárd dolláros gyűrűtelepítést, amellyel több ezer kutató dolgozik a világ minden tájáról. . Az ütközőgép népszerűségéhez jelentősen hozzájárult a sikeresen meghirdetett úgynevezett "Istenrészecske" vagy a Higgs-bozon, amelyért Peter Higgs 2013-ban fizikai Nobel-díjat kapott.
Először is meg kell jegyezni, hogy a Large Hadron Collider nem a semmiből épült, hanem elődje, a Large Electron-Positron Collider (Large Electron-Positron Collider vagy LEP) helyén keletkezett. A 27 kilométeres alagút munkálatai 1983-ban kezdődtek, ahol a jövőben egy gyorsítót terveztek elhelyezni, amely egy elektron és pozitronok ütközését hajtaná végre. 1988-ban a köralagút bezárult, miközben a munkások olyan óvatosan közelítették meg az alagutat, hogy az alagút két vége között mindössze 1 centiméter volt a különbség.
A gyorsító 2000 végéig működött, amikor is elérte 209 GeV-os csúcsenergiáját. Ezt követően megkezdődött a bontása. Munkájának tizenegy éve alatt a LEP számos felfedezést hozott a fizikába, köztük a W és Z bozonok felfedezését és további kutatásaikat. E vizsgálatok eredményei alapján következtetést vontunk le az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatások mechanizmusának hasonlóságára, aminek eredményeként megkezdődött az elméleti munka ezen kölcsönhatások elektrogyengé kombinálásával.
2001-ben megkezdődött a Nagy Hadronütköztető építése az elektron-pozitron gyorsító helyén. Az új gyorsító építése 2007 végén fejeződött be. A LEP helyén volt - Franciaország és Svájc határán, a Genfi-tó völgyében (Genftől 15 km-re), száz méteres mélységben. 2008 augusztusában megkezdődtek az ütköző tesztelése, szeptember 10-én pedig megtörtént az LHC hivatalos elindítása. Az előző gyorsítóhoz hasonlóan a létesítmény építését és üzemeltetését is az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet - CERN - irányítja.
CERN
Röviden érdemes megemlíteni a CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire) szervezetet. Ez a szervezet a világ legnagyobb laboratóriumaként működik a nagy energiájú fizika területén. Háromezer állandó alkalmazottat foglal magában, és több ezer kutató és tudós vesz részt 80 országból a CERN projektekben.
Jelenleg 22 ország vesz részt a projektben: Belgium, Dánia, Franciaország, Németország, Görögország, Olaszország, Hollandia, Norvégia, Svédország, Svájc, Nagy-Britannia - alapítók, Ausztria, Spanyolország, Portugália, Finnország, Lengyelország, Magyarország, Csehország Köztársaság, Szlovákia, Bulgária és Románia – csatlakozott. Azonban, mint fentebb említettük, több tucat ország valamilyen módon részt vesz a szervezet munkájában, különösen a Large Hadron Colliderben.
Hogyan működik a nagy hadronütköztető?
Mi az a Nagy Hadronütköztető, és hogyan működik, ezek a közérdeklődésre számot tartó fő kérdések. Nézzük tovább ezeket a kérdéseket.
Collider (ütköző) - angol fordításban azt jelenti, hogy "az, aki tolja". Egy ilyen telepítés feladata a részecskék ütközése. A hadronütköztető esetében a részecskék szerepét a hadronok - az erős kölcsönhatásban részt vevő részecskék - játsszák. Ezek protonok.
Protonok megszerzése
A protonok hosszú útja a duoplasmatronból származik - a gyorsító első szakaszából, ahol a hidrogén gáz formájában lép be. A duoplasmatron egy kisülési kamra, ahol elektromos kisülést vezetnek át a gázon. Tehát a hidrogén, amely csak egy elektronból és egy protonból áll, elveszíti elektronját. Így plazma képződik - egy töltött részecskékből - protonokból álló anyag. Természetesen nehéz tiszta protonplazmát kapni, ezért a tovább képződött plazmát, amely molekulaionok és elektronok felhőjét is tartalmazza, leszűrik a protonfelhő elválasztására. Mágnesek hatására a protonplazma nyalábbá kötődik.
A részecskék előgyorsítása
Az újonnan képződött protonsugár a LINAC 2 lineáris gyorsítóban indul útjára, amely egy 30 méteres gyűrű, amelyet egymás után több üreges hengeres elektródával (vezetővel) függesztenek fel. A gyorsító belsejében létrejövő elektrosztatikus mező oly módon van beosztva, hogy az üreges hengerek közötti részecskék mindig gyorsuló erőt fejtenek ki a következő elektród felé. Anélkül, hogy ebben a szakaszban teljesen belemerülnénk a protongyorsítás mechanizmusába, csak megjegyezzük, hogy a LINAC 2 kilépésénél a fizikusok 50 MeV energiájú protonnyalábot kapnak, amely már eléri a fénysebesség 31%-át. Figyelemre méltó, hogy ebben az esetben a részecskék tömege 5%-kal nő.
2019-2020-ra a tervek szerint a LINAC 2-t LINAC 4-re cserélik, amely 160 MeV-ig gyorsítja a protonokat.
Érdemes megjegyezni, hogy az ólomionok az ütközőben is felgyorsulnak, ami lehetővé teszi a kvark-gluon plazma tanulmányozását. A LINAC 3 gyűrűben gyorsítják, hasonlóan a LINAC 2-höz. A jövőben argonnal és xenonnal is kísérleteket terveznek.
Ezután a protoncsomagok belépnek a proton-szinkron erősítőbe (PSB). Négy egymásra helyezett 50 méter átmérőjű gyűrűből áll, amelyekben elektromágneses rezonátorok találhatók. Az általuk létrehozott elektromágneses tér nagy intenzitású, és a rajta áthaladó részecske a térpotenciál-különbség hatására felgyorsul. Így már 1,2 másodperc elteltével a részecskék a PSB-ben a fénysebesség 91%-ára gyorsulnak fel, és elérik az 1,4 GeV energiát, majd belépnek a proton szinkrotronba (PS). A PS 628 méter átmérőjű, és 27 mágnessel van felszerelve, amelyek körpályán vezetik a részecskesugarat. Itt a részecske protonjai elérik a 26 GeV-ot.
A protonok gyorsítására szolgáló utolsó előtti gyűrű a Superproton Synchrotron (SPS), amelynek kerülete eléri a 7 kilométert. Az 1317 mágnessel felszerelt SPS 450 GeV energiára gyorsítja a részecskéket. Körülbelül 20 perc elteltével a protonsugár belép a fő gyűrűbe - a Large Hadron Collider (LHC).
A részecskék gyorsulása és ütközése az LHC-ben
A gyorsítógyűrűk közötti átmenetek az erős mágnesek által létrehozott elektromágneses mezőkön keresztül történnek. A főütköztető gyűrű két párhuzamos vonalból áll, amelyekben a részecskék a gyűrű pályája mentén ellentétes irányban mozognak. Körülbelül 10 000 mágnes felel a részecskék körpályájának fenntartásáért és az ütközési pontokhoz való irányításáért, némelyikük akár 27 tonnát is nyom. A mágnesek túlmelegedésének elkerülése érdekében hélium-4 áramkört használnak, amelyen keresztül körülbelül 96 tonna anyag áramlik át -271,25 ° C (1,9 K) hőmérsékleten. A protonok 6,5 TeV energiát érnek el (azaz 13 TeV ütközési energiát), miközben sebességük 11 km/h-val kisebb, mint a fénysebesség. Így másodpercenként 11 000-szer halad át egy protonsugár az ütköző nagy gyűrűjén. Mielőtt a részecskék összeütköznének, 5-24 órán keresztül keringenek a gyűrű körül.
A részecskék ütközése az LHC fő gyűrűjének négy pontján történik, ahol négy detektor található: ATLAS, CMS, ALICE és LHCb.
A nagy hadronütköztető detektorai
ATLAS (egy toroidális LHC készülék)
a Large Hadron Collider (LHC) két általános célú detektorának egyike. A fizika széles skáláját kutatja, a Higgs-bozon keresésétől a sötét anyagot felépítő részecskéig. Bár az ATLAS ugyanazokat a tudományos célokat szolgálja, mint a CMS-kísérlet, az ATLAS eltérő műszaki megoldásokat és eltérő mágneses rendszertervezést alkalmaz.
Az LHC részecskenyalábjai az ATLAS detektor közepén ütköznek, új részecskék formájában közeledő törmeléket hozva létre, amelyek minden irányban kirepülnek az ütközési pontból. A becsapódási pont körül rétegekbe rendezett hat különböző érzékelési alrendszer rögzíti a részecskék útját, lendületét és energiáit, lehetővé téve azok egyedi azonosítását. Egy hatalmas mágnesrendszer meghajlítja a töltött részecskék útját, így mérhető a lendületük.
Az ATLAS detektor kölcsönhatásai hatalmas mennyiségű adatot hoznak létre. Az adatok feldolgozásához az ATLAS egy fejlett "trigger" rendszert használ, amely megmondja az érzékelőnek, hogy mely eseményeket rögzítse és melyeket hagyja figyelmen kívül. Ezután összetett adatgyűjtő és számítási rendszerekkel elemzik a rögzített ütközési eseményeket.
A detektor magassága 46 méter, szélessége 25 méter, tömege pedig 7000 tonna. Ezek a paraméterek teszik az ATLAS-t a valaha épített legnagyobb részecskedetektorrá. Egy alagútban található, 100 m mélységben, a CERN fő létesítménye közelében, a svájci Meyrin falu közelében. A telepítés 4 fő részből áll:
- A belső detektor hengeres, a belső gyűrű csak néhány centiméterre van az áthaladó részecskenyaláb tengelyétől, a külső gyűrű pedig 2,1 méter átmérőjű és 6,2 méter hosszú. Három különböző érzékelőrendszerből áll, amelyek mágneses térbe merülnek. Egy belső detektor méri az egyes proton-proton ütközések során keletkező elektromosan töltött részecskék irányát, lendületét és töltését. A belső detektor fő elemei: egy pixeldetektor (Pixel Detector), egy félvezető nyomkövető rendszer (Semi-Conductor Tracker, SCT) és egy átmeneti sugárzáskövető (TRT).
- A kaloriméterek azt az energiát mérik, amelyet a részecske elveszít, amikor áthalad a detektoron. Elnyeli az ütközés során megjelenő részecskéket, ezáltal rögzíti azok energiáját. A kaloriméterek nagy sűrűségű "elnyelő" anyag - ólom - rétegekből állnak, amelyek váltakoznak egy "aktív közeg" - folyékony argon rétegekkel. Az elektromágneses kaloriméterek mérik az elektronok és fotonok energiáját, amikor kölcsönhatásba lépnek az anyaggal. A hadron kaloriméterek mérik a hadronok energiáját az atommagokkal való kölcsönhatás során. A kaloriméterek képesek megállítani a legtöbb ismert részecskét, kivéve a müonokat és a neutrínókat.
LAr (Liquid Argon Calorimeter) - ATLAS kaloriméter
- Müonspektrométer – 4000 különálló müonkamrából áll, amelyek négy különböző technológiát alkalmaznak a müonok azonosítására és lendületük mérésére. A müonok általában belső detektoron és kaloriméteren haladnak át, ezért müonspektrométerre van szükség.
- Az ATLAS mágneses rendszer a részecskéket a detektorrendszerek különböző rétegei köré hajlítja, megkönnyítve a részecskenyomok követését.
Az ATLAS kísérletben (2012. február) 38 ország 174 intézményéből több mint 3000 tudós dolgozik.
CMS (Compact Muon Solenoid)
a Large Hadron Collider (LHC) általános célú detektora. Az ATLAS-hoz hasonlóan ennek is széles fizikai programja van, a standard modell tanulmányozásától (beleértve a Higgs-bozont is) egészen a sötét anyagot felépítő részecskék kereséséig. Bár tudományos céljai megegyeznek az ATLAS-kísérletével, a CMS eltérő műszaki megoldásokat és eltérő mágneses rendszertervezést alkalmaz.
A CMS detektor egy hatalmas szolenoid mágnes köré épül. Ez egy hengeres szupravezető kábel tekercs, amely 4 Tesla mezőt hoz létre, amely körülbelül 100 000-szerese a Föld mágneses mezőjének. A mezőt egy acél "járom" határolja, amely a detektor legmasszívabb alkatrésze, amelynek tömege 14 000 tonna. A komplett detektor 21 m hosszú, 15 m széles és 15 m magas. Az összeállítás 4 fő részből áll:
- A szolenoid mágnes a világ legnagyobb mágnese, amely az ütközési pontból kibocsátott töltött részecskék pályájának elhajlítására szolgál. A pályatorzítás lehetővé teszi a pozitív és a negatív töltésű részecskék megkülönböztetését (mivel ellentétes irányba hajlik), valamint az impulzus mérését, amelynek nagysága a pálya görbületétől függ. A mágnesszelep hatalmas mérete lehetővé teszi, hogy a nyomkövetőt és a kalorimétereket a tekercsen belül helyezze el.
- Szilíciumkövető - 75 millió egyedi elektronikus érzékelőből áll, amelyek koncentrikus rétegekben vannak elhelyezve. Amikor egy töltött részecske átrepül a nyomkövető rétegein, az energia egy részét átadja az egyes rétegeknek, és ezeknek a részecskeütközési pontoknak a különböző rétegekkel való kombinálása lehetővé teszi a pályájának további meghatározását.
- Kaloriméterek - elektronikus és hadronikus, lásd ATLAS kaloriméterek.
- Aldetektorok – lehetővé teszik a müonok észlelését. 1400 müonkamra képviseli, amelyek a tekercsen kívüli rétegekben helyezkednek el, váltakozva a „hamut” fémlemezeivel.
A CMS-kísérlet a történelem egyik legnagyobb nemzetközi tudományos tanulmánya, 4300 résztvevővel: részecskefizikusok, mérnökök és technikusok, hallgatók és kisegítő személyzet 182 intézetből, 42 országból (2014. február).
ALICE (Egy nagy ionütköztető kísérlet)
- egy nehézion-detektor a Large Hadron Collider (LHC) gyűrűin. Úgy tervezték, hogy tanulmányozza az erősen kölcsönható anyagok fizikáját extrém energiasűrűség mellett, ahol az anyag kvark-gluon plazma nevű fázisa képződik.
Az univerzumban ma minden közönséges anyag atomokból áll. Mindegyik atom protonokból és neutronokból álló magot tartalmaz (kivéve a hidrogént, amelynek nincs neutronja), amelyet elektronfelhő vesz körül. A protonok és a neutronok pedig kvarkokból állnak, amelyek más részecskékkel, úgynevezett gluonokkal kötődnek össze. Soha egyetlen kvarkot sem figyeltek meg elszigetelten: úgy tűnik, hogy a kvarkok, csakúgy, mint a gluonok, tartósan össze vannak kötve, és olyan összetett részecskékben vannak, mint a protonok és a neutronok. Ezt nevezik bezártságnak.
Az LHC ütközései több mint 100 000-szer magasabb hőmérsékletet eredményeznek, mint a Nap középpontjában. Az ütköztető ütközéseket biztosít az ólomionok között, és hasonló körülményeket teremt, mint amelyek közvetlenül az Ősrobbanás után következtek be. Ilyen extrém körülmények között a protonok és neutronok "olvadnak", felszabadítva a kvarkokat a gluonokkal való kötéseikből. Ez a kvark-gluon plazma.
Az ALICE kísérlet egy 10 000 tonnás ALICE detektort használ, amely 26 méter hosszú, 16 méter magas és 16 méter széles. A készülék három fő részegységből áll: nyomkövető eszközökből, kaloriméterekből és részecskeazonosító detektorokból. Ezenkívül 18 modulra oszlik. Az érzékelő egy alagútban található, 56 m mélységben, a franciaországi Saint-Denis-Pouilly falu közelében.
A kísérletben több mint 1000 tudós vesz részt 30 ország több mint 100 fizikai intézetéből.
LHCb (Large Hadron Collider szépségkísérlet)
A kísérlet az anyag és az antianyag közötti kis különbségeket egy olyan részecsketípus tanulmányozásával tárja fel, amelyet "szépségkvarknak" vagy "b-kvarknak" neveznek.
Ahelyett, hogy a teljes becsapódási pontot egy zárt detektorral, például az ATLAS-szal és a CMS-sel körbevennék, az LHCb-kísérlet egy sor aldetektort használ a túlnyomórészt előrefelé irányuló részecskék kimutatására – azokat, amelyek az ütközés következtében egy irányban előre irányultak. Az első alérzékelő az ütközési pont közelében van felszerelve, a többi pedig egymás után 20 méter távolságra.
Az LHC-ban rengeteg különféle típusú kvark keletkezik, mielőtt gyorsan más formákká bomlanak. A b-kvarkok rögzítésére komplex mozgáskövető detektorokat fejlesztettek ki az LHCb-hez, amelyek az ütközőn keresztüli részecskenyaláb mozgásához közel helyezkednek el.
Az 5600 tonnás LHCb detektor közvetlen spektrométerből és lapos detektorokból áll. 21 méter hosszú, 10 méter magas és 13 méter széles, és 100 méterrel a föld alatt található. Körülbelül 700 tudós 66 különböző intézetből és egyetemről vesz részt az LHCb kísérletben (2013. október).
Egyéb kísérletek az ütközőnél
A Nagy Hadronütköztetőben végzett fenti kísérleteken kívül két további kísérlet is van a beállításokkal:
- LHCf (nagy hadronütköztető előre)- a részecskesugarak ütközése után előredobott részecskéket vizsgálja. Kozmikus sugarakat utánoznak, amelyeket a tudósok a kísérlet részeként tanulmányoznak. A kozmikus sugarak a világűrből származó, természetesen töltött részecskék, amelyek folyamatosan bombázzák a Föld légkörét. Összeütköznek a felső légkörben lévő magokkal, ami a talajszintet elérő részecskék kaszkádját okozza. Annak tanulmányozása, hogy az LHC-n belüli ütközések hogyan hoznak létre ilyen részecskekaszkádokat, segít a fizikusoknak értelmezni és kalibrálni a nagyszabású, több ezer kilométeres kozmikus sugárzási kísérleteket.
Az LHCf két detektorból áll, amelyek az LHC mentén helyezkednek el, egymástól 140 méterre az ATLAS ütközési pont mindkét oldalán. Mind a két detektor mindössze 40 kilogrammot nyom, 30 cm hosszú, 80 cm magas és 10 cm széles. Az LHCf kísérletben 30 tudós vesz részt 5 ország 9 intézményéből (2012. november).
- TOTEM (teljes keresztmetszet, rugalmas szórás és diffrakciós disszociáció)- kísérletezzen a leghosszabb telepítéssel az ütközőn. Küldetése maguknak a protonoknak a tanulmányozása a kisszögű ütközések során keletkező protonok pontos mérésével. Ezt a régiót "előre" iránynak nevezik, és más LHC-kísérletekhez nem érhető el. A TOTEM detektorok közel fél kilométerre terjednek ki a CMS interakciós pontja körül. A TOTEM közel 3000 kg berendezéssel rendelkezik, köztük négy nukleáris teleszkóppal, valamint 26 római edénydetektorral. Ez utóbbi típus lehetővé teszi, hogy a detektorokat a lehető legközelebb helyezzék el a részecskesugárhoz. A TOTEM kísérletben mintegy 100 tudós vesz részt 8 ország 16 intézetéből (2014. augusztus).
Miért van szükség a nagy hadronütköztetőre?
A legnagyobb nemzetközi tudományos installáció a fizikai problémák széles skáláját kutatja:
- A csúcskvarkok tanulmányozása. Ez a részecske nemcsak a legnehezebb kvark, hanem a legnehezebb elemi részecske is. A felső kvark tulajdonságainak tanulmányozásának azért is van értelme, mert ez egy kutatási eszköz.
- A Higgs-bozon kutatása és tanulmányozása. Bár a CERN azt állítja, hogy a Higgs-bozont már felfedezték (2012-ben), egyelőre nagyon keveset tudni a természetéről, és további kutatások tisztázhatják a működésének mechanizmusát.
- Kvark-gluon plazma vizsgálata. Amikor az ólommagok nagy sebességgel ütköznek, az ütközőben képződik. Vizsgálata hasznos eredményeket hozhat mind a magfizika (az erős kölcsönhatások elméletének fejlesztése), mind az asztrofizika (az Univerzum létezésének első pillanataiban való tanulmányozása) számára.
- Szuperszimmetria keresése. A kutatás célja a "szuperszimmetria" cáfolata vagy bizonyítása - az elmélet, amely szerint minden elemi részecskének van nehezebb partnere, amelyet "szuperrészecskéknek" neveznek.
- Foton-foton és foton-hadron ütközések vizsgálata. Ez javítani fogja az ilyen ütközések folyamatainak mechanizmusainak megértését.
- Egzotikus elméletek tesztelése. Ez a feladatkategória magában foglalja a legszokatlanabb - "egzotikus" -okat, például a párhuzamos univerzumok keresését mini-fekete lyukak létrehozásával.
Ezeken a feladatokon kívül még sok más is van, amelyek megoldásával az emberiség is jobban megértheti a természetet és a minket körülvevő világot, ami viszont lehetőséget nyit új technológiák létrehozására.
A Nagy Hadronütköztető gyakorlati előnyei és az alaptudomány
Először is meg kell jegyezni, hogy az alapkutatás hozzájárul az alaptudományhoz. Az alkalmazott tudomány ezen ismeretek alkalmazásával foglalkozik. A társadalom azon szegmense, amely nincs tisztában az alaptudomány előnyeivel, gyakran nem tekinti jelentősnek a Higgs-bozon felfedezését vagy a kvark-gluon plazma létrehozását. Az ilyen tanulmányok kapcsolata egy hétköznapi ember életével nem nyilvánvaló. Vegyünk egy rövid példát az atomenergiából:
Antoine Henri Becquerel francia fizikus 1896-ban fedezte fel a radioaktivitás jelenségét. Sokáig azt hitték, hogy az emberiség nem fog egyhamar átállni az ipari felhasználásra. Mindössze öt évvel a történelem első atomreaktorának elindítása előtt a nagy fizikus, Ernest Rutherford, aki 1911-ben fedezte fel az atommagot, azt mondta, hogy az atomenergia soha nem talál majd alkalmazást. A szakértőknek sikerült újragondolniuk az atommagban rejlő energiához való hozzáállásukat 1939-ben, amikor Lisa Meitner és Otto Hahn német tudósok felfedezték, hogy az uránmagok neutronokkal besugározva két részre oszlanak, és hatalmas mennyiségű atommag szabadul fel. energia - atomenergia.
És csak az alapkutatások sorozatának utolsó láncszeme után került szóba az alkalmazott tudomány, amely e felfedezések alapján feltalált egy nukleáris energia előállítására szolgáló berendezést - egy atomreaktort. A felfedezés mértékét az atomreaktorok villamosenergia-termelésének aránya alapján lehet megbecsülni. Így például Ukrajnában a villamosenergia-termelés 56%-a az atomerőművekre esik, Franciaországban pedig 76%.
Minden új technológia bizonyos alapvető ismereteken alapul. Íme még néhány rövid példa:
- 1895-ben Wilhelm Konrad Roentgen észrevette, hogy a röntgensugárzás hatására a fényképezőlap elsötétül. Manapság a radiográfia az egyik leggyakrabban használt tanulmány az orvostudományban, amely lehetővé teszi a belső szervek állapotának tanulmányozását, valamint a fertőzések és duzzanatok kimutatását.
- 1915-ben Albert Einstein javasolta a sajátját. Ma ezt az elméletet veszik figyelembe a GPS műholdak működése során, amelyek néhány méteres pontossággal határozzák meg az objektum helyét. A GPS-t celluláris kommunikációban, térképészetben, közlekedésfigyelésben, de elsősorban a navigációban használják. Az általános relativitáselméletet figyelmen kívül hagyó műhold hibája a kilövés pillanatától számítva napi 10 kilométerrel nőne! És ha egy gyalogos tudja használni az elméjét és a papírtérképét, akkor a repülőgép pilótái nehéz helyzetbe kerülnek, mivel nem lehet felhőkkel navigálni.
Ha ma még nem találták meg az LHC-nél történt felfedezések gyakorlati alkalmazását, ez nem jelenti azt, hogy a tudósok "hiába kavarnak az ütközővel". Tudniillik az értelmes embernek mindig az a célja, hogy a rendelkezésre álló tudást a lehető legnagyobb gyakorlati alkalmazásban részesítse, ezért az LHC-ban végzett kutatások során felhalmozott természetismeretek előbb-utóbb mindenképpen alkalmazásra kerülnek. Amint azt fentebb már bemutattuk, az alapvető felfedezések és az azokat alkalmazó technológiák közötti kapcsolat néha egyáltalán nem nyilvánvaló.
Végül megemlítjük az úgynevezett közvetett felfedezéseket, amelyeket nem tűztek ki a vizsgálat eredeti céljaként. Elég gyakoriak, mivel az alapvető felfedezések általában új technológiák bevezetését és alkalmazását teszik szükségessé. Az optika fejlesztése tehát a csillagászok távcsöves megfigyelései alapján az űrkutatástól kapott lendületet. A CERN esetében megjelent egy mindenütt jelenlévő technológia – az Internet, Tim Berners-Lee által 1989-ben javasolt projekt a CERN-adatok visszakeresésének megkönnyítésére.
