Kuća nauke

Mali rečnik CERN-a

Šta je uopšte CERN, šta se u njemu radi, čemu služe svi ti detektori, šta je Higsov bozon i hoće li na istom mestu nastati i crne rupe

CERN

Evropska laboratorija za nuklearna istraživanja, poznatija po svom akronimu CERN (CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), danas predstavlja najveću naučnu organizaciju na svetu u čijem radu učestvuje oko 15.000 naučnika i inženjera. U samom CERN-u je stalno i privremeno zaposleno oko 4000 istraživača i tehničkog osoblja, a na projektima je angažovano i oko 10.000 gostujućih naučnika sa 608 univerziteta iz više od 100 država. Ipak, CERN je pre svega evropska organizacija sa 20 država članica. Od 2012. godine i Republika Srbija je stekla pridruženo članstvo. CERN je osnovan 1954. godine, a u njegovom osnivanju je učestvovala i tadašnja Jugoslavija.

AKCELERATORI I DETEKTORI

U CERN-u je tokom 20. veka napravljen čitav niz akceleratorskih postrojenja koja su služila za istraživanja strukture materije. Akceleratori su zapravo ubrzivači snopova čestica. Čestice se u tunelima akceleratora obično ubrzavaju snažnim magnetima (kod najnovijeg, LHC akceleratora koriste se superprovodni magneti koji stvaraju ogromna polja i daju veliku energiju česticama). Nakon što se ubrzaju do velikih energija, čestice se sudaraju u detektorima koji su postavljeni na akceleratoru. Iz tragova snimljenih u detektoru i nastalih prilikom sudara, fizičari odgonetaju reakcije do kojih je došlo, analiziraju strukturu i pronalaze nove čestice.

LHC

Veliki sudarač hadrona (LHC, Large Hadron Collider) predstavlja najveći instrument koji je čovek dosad napravio. Nakon čitave decenije izgradnje pušten je u rad 2010. godine. Reč je o akceleratoru, ubrzivaču čestica prečnika 27 kilometara, koji je nalazi na oko 100 metara pod zemljom, ispod švajcarsko-francuske granice, kod Ženeve. Postoji sedam instaliranih detektora na krugu akceleratora (ALICE, ATLAS, CMS, TOTEM, LHCb, LHCf i MoEDAL). Snopovi protona se na LHC-u ubrzavaju do ogromnih energija pomoću 1296 superprovodnih magneta, a potom sudaraju u jednom od četiri velika detektora koja se nalaze na krugu akceleratora.

ISOLDE

Postrojenje ISOLDE, sagrađeno unutar CERN kompleksa, postoji od 1967. i danas predstvalja vodeći projekat posvećen proizvodnji radioaktivnih jezgara za različite oblasti, kao što su nuklearna, atomska, molekularna fizika, a i za biofiziku i astrofiziku. Radioaktivna jezgra se proizvode u reakcijama protona visoke energije, koji su ubrzani na takozvanom PS BUSTER akceleratoru.

ATLAS

ATLAS je ne samo najveći od sedam detektora na LHC-u već predstavlja i najveći detektor ubrzanih čestica dosad napravljen. ATLAS, što je skraćenica od toroidni LHC aparat (A Toroidal LHC ApparatuS), težak je 7000 tona, dug 45 metara i ima prečnik od 25 metara. U njemu se sudaraju protoni ubrzani na LHC-u, a na osnovu snimaka sudara i ogromnog broja reakcija, na ovom detektoru je 2012. dokazano postojanje Higsovog bozona.

CMS

Na suprotnoj strani velikog LHC kruga postavljen je detektor CMS (Compact Muon Solenoid), koji sam za sebe predstavlja verovatno najkompleksniju mašinu koju su ljudi napravili. Reč je o divovskom solenoidu, detektoru za čestice poznate kao mioni. Analogno sa ATLAS-om, ovaj detektor je takođe namenjen „lovu na Higsov bozon“, čije je postojanje i na njemu dokazano 2012. godine. Takođe, na njemu su istražuju i druga pitanja iza Standardnog modela fizike čestica.

HIGSOV BOZON

Nazvani Božjim česticama, Higsovi bozoni su još od radova Pitera Higsa iz 1960. predviđeni teorijom kao čestice odgovorne za masu. Krajnje uprošćeno rečeno, zahvaljujući Higsovom polju koje je svuda oko nas, ovi teški bozoni „daju“ masu česticama. Naime, prema Standardnom modelu, teoriji koja opisuje strukturu materije i četiri osnovne interakcije u prirodi, mase su utoliko veće ukoliko je jača njihova interakcija sa drugim česticama u polju. Standardni model je predviđao da Higsovi bozoni postoje, da su odgovorni za Higsovo polje i njihovo otkriće je zapravo potvrda da je Standardni model ispravan, posebno što su pronađeni na energiji od 126 gigaelektronvolti. Prema Higsovoj teoriji, fizičari su očekivali da masa Higsa može biti između sedam gigaelektronvolti i 1000 gigaelektronvolti odnosno 1 TeV. Pošto je LHC prvi akcelerator sa tako velikom dostupnom energijom, Higsov bozon ranije nije bilo moguće uloviti.

CRNA RUPA

Crna rupa podrazumeva deo prostora gde je gravitaciono polje toliko jako da čak ni svetlost ne može da ga napusti, odnosno da izađe izvan onoga što se naziva horizontom događaja. Zato su takvi objekti još u 17. veku dobili ime tamne zvezde, što je sa Ajnštajnovom teorijom relativnosti postalo crna rupa. Pojedini teoretičari tvrde da jedan takav objekat može nastati ne samo urušavanjem zvezde izuzetne mase u sebe samu već i u događajima kao što je sudar dva izuzetno brza snopa protona, koji se eksperimentalno vrše u CERN-u. Kod običnih, astronomskih crnih rupa na izuzetno malom prostoru koncentrisana je ogromna količina materije (odnosno, energije), koja odgovara zvezdanim masama. S druge strane, u sudaru dva snopa protona na detektoru LHC oslobađa se maksimalna energija od 14 TeV, što jeste mnogo za kvantne objekte, ali je to u normalnim (makroskopskim) razmerama uporedivo sa energijom koju ima jedan komarac u letu, tako da je apsurdno zamisliti da to generiše crnu rupu. Međutim, čak i kad nastanu, ovakve crne rupe bi u trenutku nestale – izgubile bi energiju zbog emisije takozvanog Hokingovog zračenja i prema postojećim proračunima, iščezle bi za 10-100 sekundi. Grupa iz CERN-a došla je posle obimnih istraživanja do zaključka da ako one mogu i teoretski da nastanu u LHC-u, morali bi ih stvarati i kosmički zraci, koji inače padaju na planetu. Međutim, to se ne događa, a i ako se događa, očigledno je bezopasno, jer planeta još postoji, zaključila je Grupa za sigurnost LHC-a.

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs