Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider) to najbardziej skomplikowane urządzenie, jakie człowiek kiedykolwiek skonstruował. Czym jest i gdzie się znajduje?
Powstanie CERN
Europejska Organizacja Badań Jądrowych jest europejską organizacją naukowo-badawczą, która prowadzi największe laboratorium fizyki cząstek elementarnych na świecie. Określenie CERN pochodzi od francuskiej nazwy: Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire. CERN został założony w 1954 roku. Swoją siedzibę ma na przedmieściach Genewy. na granicy francusko-szwajcarskiej. Do CERN należą 23 państwa. Spoza państw europejskich do CERN należy jako pełnoprawny członek tylko Izrael. CERN jest członkiem Zgromadzenia Ogólnego ONZ jako obserwator.
W roku 2019 w CERN zatrudnionych było ponad 2,5 tysiąca pracowników naukowych i technicznych. W laboratorium gościło niemal 12,5 tysiąca badaczy z całego świata. W ostatnich latach CERN generuje rokrocznie około 49 petabajtów danych.
Pierwsze rozmowy na temat powołania instytucji, jaką dziś jest CERN rozpoczęły się na początku lat 50. XX wieku. Powołano wówczas Europejską Radę Badań Jądrowych (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire – CERN). Zadaniem Rady była budowa laboratorium. Pracowała ona na Uniwersytecie w Kopenhadze pod kierunkiem Nielsa Bohra, zanim przeniosła się do swojej obecnej siedziby w Genewie.
Niedługo później nazwę zmieniono na Europejską Organizację Badań Jądrowych (Organization Européenne pour la Recherche Nucléaire), ale skrót CERN uznano za lepszy niż OERN i do dzisiaj stosuje się właśnie ten pierwszy.
Umowę ratyfikującą CERN podpisano 29 września 1954 roku. Państwami-założycielami było 12 krajów Europy Zachodniej. Były to: Belgia, Dania, Francja, Republika Federalna Niemiec, Grecja, Włochy, Holandia, Norwegia, Szwecja, Szwajcaria, Wielka Brytania i Jugosławia. Dzisiaj do CERN należą 23 państwa (w tym Polska). Składki budżetowe państw członkowskich są obliczane na podstawie ich PKB.
Pierwszym prezesem CERN był sir Benjamin Lockspeise, a pierwszym dyrektorem generalnym został Felix Bloch.
Laboratorium pierwotnie zajmowało się badaniem jądra atomu. Wkrótce zostało wykorzystane do badań w fizyce wyższych energii. W CERN naukowcy zajmują się głównie badaniem oddziaływań między cząstkami subatomowymi. Z tego względu CERN jest powszechnie nazywane europejskim laboratorium fizyki cząstek (Laboratoire européen pour la physique des particules), co lepiej opisuje prowadzone tam badania.
Odkrycia CERN
W CERN dokonano kilku ważnych osiągnięć. Było to m.in.: odkrycie prądów neutralnych w komorze pęcherzykowej Gargamelle (1973 rok), odkrycie bozonów W i Z (1983 rok), stworzenie atomów antywodoru (1995 rok), odkrycie plazmy kwarkowo-gluonowej (2000 rok), wyizolowanie 38 atomów antywodoru (2010 rok).
W 1984 roku Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki otrzymali Carlo Rubbia i Simon van der Meer z CERN za badania, które doprowadziły do odkrycia bozonów W i Z. W roku 1992 Nobla z tej samej dziedziny otrzymał kolejny naukowiec z CERN, Georges Charpak „za wynalezienie i opracowanie detektorów cząstek, w szczególności wieloprzewodowej komory proporcjonalnej”, a w 2013 roku Nobla dostali François Englert i Peter Higgis za teoretyczny opis mechanizmu Higgsa w rok po odkryciu bozonu Higgsa w eksperymentach CERN.
Naukowcy z CERN mieli także spory wkład w rozwój sieci internetowej. W 1991 roku powstała pierwsza strona WWW CERN, najpierw jako narzędzie ułatwiające komunikację pomiędzy badaczami. Dwa lata później była już bezpłatnie dostępna dla każdego.
Obecnie wiele działań podejmowanych przez CERN koncentruje się wokół Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Prace wokół niego prowadzone są przez liczne zespoły z całego świata. Jego budowa pochłonęła 6 miliardów franków szwajcarskich.
Tunel, gdzie znajduje się Wielki Zderzacz Hadronów mieści się 100 metrów pod ziemią w rejonie pomiędzy lotniskiem w Genewie a pobliskimi górami Jura. Ma on 27 kilometrów w obwodzie. Jego większa część znajduje się po stronie francuskiej, a mniejsza część w granicy Szwajcarii.
Czym jest Wielki Zderzacz Hadronów? Na stronie Polskiej Unii Metrologicznej (pum.pollub.pl) czytamy:
„[W LHC] dochodzi do zderzania dwóch poruszających się w przeciwnych kierunkach, z prędkością zbliżoną do prędkości światła, cząstek – protonów lub jonów. (...) 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”.
Planuje się, że LHC będzie działać do roku 2040. Od lat naukowcy pracują nad stworzeniem koncepcji budowy kolejnego, jeszcze większego zderzacza. Na początku tego roku ogłoszono, że nowy akcelerator, nazwany roboczo, FCC (Future Circular Collider, Przyszły Zderzacz Kołowy), miałby znajdować się dwa razy głębiej, niż obecny, czyli aż 200 metrów pod ziemią i mieć 91 kilometrów obwodu. Jego budowa, ze względu na ogromne koszty oraz wciąż istniejące ograniczenia technologiczne, stoi póki co pod znakiem zapytania.
Czytaj też:
Katastrofa lotnicza odrzutowca. Czy dlatego Concorde przestały latać?Czytaj też:
Pluton. Krótka kariera dziewiątej "planety"