Nagy Hadronütköztető

Hogyan működik

Az LHC ionizálja a hidrogénatomokat, hogy protonokat nyerjen belőlük. Egy hidrogénatom csak egy protonból és egy elektronból áll. Amikor ionizálják az atomokat, eltávolítják az egy elektront, hogy pozitív töltést adjanak neki. A hidrogén-protonokat ezután elektromágnesek irányítják a körön keresztül. Ahhoz, hogy a mágnesek elég erősek legyenek, nagyon hidegnek kell lennie. Az alagút belsejét folyékony héliummal hűtik. A hőmérsékletet éppen az abszolút nulla fok felett tartják. A protonok közel fénysebességgel ütköznek egymásnak, és az E=mc2 segítségével energiává alakulnak át. Ezután ez megfordul és tömeget hoz létre. Az ütközés helyén négy réteg detektor található. A robbanás minden rétegen áthalad, és minden detektor a reakció egy-egy szakaszát rögzíti.

Amikor a részecskék egymásnak ütköznek, energiájuk sok különböző részecskévé alakul át, és érzékeny detektorok követik nyomon a keletkezett darabokat. A detektorok adatait alaposan megvizsgálva a tudósok tanulmányozhatják, hogy miből állnak a részecskék, és hogyan lépnek egymással kölcsönhatásba. Ez az egyetlen módja egyes részecskék kimutatásának, mivel létrehozásukhoz nagyon nagy energiára van szükség. Az LHC részecskeütközései rendelkeznek a szükséges energiával.

Az LHC három fő részből áll. A részecskegyorsító, a négy detektor és a rács. A gyorsító létrehozza az ütközést, de az eredményt nem lehet közvetlenül megfigyelni. A detektorok használható adatokká alakítják és elküldik a Hálóba. A Grid egy számítógépes hálózat, amelyet a kutatók az adatok értelmezésére használnak. 36 különböző országban 170 helyszín található, amelyeken hagyományos asztali számítógépek vannak. Ezek a számítógépek mind össze vannak kötve, és együtt szuperszámítógépként működnek. Az LHC Gridjét a valaha épített legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépnek tartják. A számítógépek megosztják egymással a feldolgozási teljesítményt és az adattároló helyet.

A Grid nagyon erős, de a detektoroktól kapott adatoknak csak körülbelül egy százalékát képes befogadni. Korlátai motiválták a kvantumszámítógépek létrehozására irányuló kísérleteket, amelyek felhasználhatják azt, amit az LHC a kvantummechanikáról tanított nekünk, hogy gyorsabb számítógépeket készítsenek.

A tudósok az LHC segítségével megtalálták a Higgs-bozont, a Standard Modell által megjósolt részecskét.

Néhányan úgy gondolták, hogy az LHC fekete lyukat hozhat létre, ami nagyon veszélyes lenne. Két okunk van arra, hogy ne aggódjunk. Az első az, hogy az LHC nem tett semmi olyat, amit a Földet naponta érő kozmikus sugárzás ne tenne, és ezek a sugarak nem hoznak létre fekete lyukakat. A második ok az, hogy ha az LHC mégis fekete lyukakat hozna létre, azok nagyon kicsik lennének. Minél kisebb egy fekete lyuk, annál rövidebb az élettartama. A nagyon apró fekete lyukak elpárolognának, mielőtt kárt tehetnének az emberekben.

Az LHC-t 2008. szeptember 10-én használták először, de nem működött, mert a hűtőrendszer elromlott. A töltött részecskék mozgatását segítő mágneseknek hidegnek kell lenniük. A hiba miatt a létesítmény egy része összeomlott. A laboratórium télire leállt, és az ütköztetőt csak 2009 novemberében használták újra. A javítás ideje alatt a tudósok a Tevatront a Higgs-bozon keresésére használták. Amikor az LHC-t 2009 novemberében újraindították, új sebességrekordot állított fel azzal, hogy a protonokat 1,18 TeV (teraelektronvolt, azaz trillió elektronvolt) sebességre gyorsította. 2010. március 30-án az LHC 3,5 TeV-os ütközést hozott létre.