Do czego służy Wielki Zderzacz Hadronów?
Wielki Zderzacz Hadronów to narzędzie, które umożliwia naukowcom przeprowadzanie najbardziej zaawansowanych eksperymentów w dziedzinie fizyki cząstek. Główne cele badań w LHC obejmują zrozumienie fundamentalnych zasad rządzących wszechświatem, poszukiwanie nowych cząstek oraz badanie właściwości tych znanych cząstek, a także eksplorację warunków panujących tuż po Wielkim Wybuchu.
Badania w przeprowadzane za pomocą Zderzacza są skomplikowane i składają się z kilku etapów:
- Przyspieszanie cząstek
Protony, które są podstawowymi cząstkami używanymi w eksperymentach LHC, są przyspieszane za pomocą serii mniejszych akceleratorów, zanim trafią do głównego pierścienia.
- Zderzenia cząstek
W głównym pierścieniu, protony są przyspieszane do prędkości bliskiej prędkości światła i zderzane ze sobą w specjalnie zaprojektowanych punktach zderzeń, w których znajdują się detektory.
- Rejestracja i analiza danych
Detektory, takie jak ATLAS, CMS, ALICE i LHCb, rejestrują dane z tych zderzeń, które są następnie analizowane przez naukowców.
W jednym z najbardziej znanych eksperymentów odkryto bozon Higgsa, nowy rodzaj cząstek. Stał się on ważnym elementem Modelu Standardowego fizyki, który opisuje, jak cząstki elementarne zyskują masę. Jego istnienie zostało teoretycznie przewidziane, ale wymagało eksperymentalnego potwierdzenia.
Wielki Zderzacz Hadronów pozwala również na badanie niewyjaśnionych do tej pory zjawisk m.in. ciemnej materii, będącej tajemniczą substancją, która która stanowi około 27% masy i energii wszechświata. Oprócz tego, w LHC badana jest plazma kwarkowo-gluonowa, która istniała przez krótki czas po Wielkim Wybuchu. Ta forma materii składa się z kwarków i gluonów, które są podstawowymi składnikami protonów i neutronów. Badania nad plazmą kwarkowo-gluonową pozwalają lepiej zrozumieć, jak materia ewoluowała we wczesnym wszechświecie
Gdzie zlokalizowany jest Wielki Zderzacz Hadronów?
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) znajduje się w laboratorium CERN (Europejskie Centrum Badań Jądrowych), które leży na granicy Francji i Szwajcarii, w pobliżu Genewy. Dokładnie, LHC jest zbudowany pod ziemią, w okręgu o długości 27 kilometrów, częściowo po stronie francuskiej, a częściowo po stronie szwajcarskiej.
Wybór lokalizacji dla Zderzacza był podyktowany kilkoma czynnikami. Głównym był fakt, że CERN miał już wcześniej zbudowane tunele i akceleratory, które można było wykorzystać do budowy LHC. Na przykład, tunel akcelaratora został pierwotnie zbudowany dla wcześniejszego urządzenia, znanego jako LEP (Large Electron-Positron Collider).
Oprócz tego lokalizacja ta cechuje się stabilnością geologiczną, co ma znaczenie dla bezpieczeństwa badań, a w jej pobliżu znajduje się bogate zaplecze naukowe. Genewa i okolice są domem dla licznych instytucji naukowych i technologicznych, co ułatwia rekrutację ekspertów oraz dostęp do zaawansowanej technologii.
Jakie badania są prowadzone w Zderzaczu?
LHC to narzędzie umożliwiające naukowcom eksplorację najgłębszych tajemnic fizyki cząstek. Od momentu jego uruchomienia w 2008 roku, w Wielkim Zderzaczu Hadronów przeprowadzono wiele ważnych eksperymentów, które przyniosły przełomowe odkrycia. Obecnie prowadzone badania skupiają się na kilku głównych obszarach, z których każdy ma na celu poszerzenie naszej wiedzy o wszechświecie.
- Poszukiwanie nowej fizyki
Celem badań z tego zakresu jest odkrycie zjawisk i cząstek, które wykraczają poza Model Standardowy fizyki cząstek. Choć jest on niezwykle skuteczny, nie wyjaśnia wszystkich kwestii. W szczególności nie obejmuje ciemnej materii i ciemnej energii, które stanowią większość masy wszechświata. Ponadto, nie wyjaśnia w pełni asymetrii między materią a antymaterią.
Obecne LHC nadal poszukuje cząstek supersymetrycznych, które mogłyby być kandydatami na cząstki ciemnej materii. Dotychczas nie znaleziono dowodów na ich istnienie, co skłania naukowców do dalszych poszukiwań i modyfikacji teorii.
- Badanie bozonu Higgsa
W Zderzaczu wciąż prowadzone są szczegółowe badania właściwości bozonu Higgsa, w tym jego masy, rozpadu i oddziaływań z innymi cząstkami. Dotychczasowe testy potwierdziły wiele przewidywań Modelu Standardowego, ale nadal istnieje potrzeba precyzyjniejszych pomiarów i poszukiwania ewentualnych odchyleń.
- Plazma kwarkowo-gluonowa
W ramach tego projektu badany jest stan materii, który istniał tuż po Wielkim Wybuchu, poprzez zderzenia jonów ciężkich. Testy tego typu pozwalają na zrozumienie warunków panujących we wczesnym wszechświecie i ewolucji materii.
- Badanie asymetrii materia-antymateria
Mają one na celu zrozumienie przyczyn dominacji materii nad antymaterią we wszechświecie.
Czy z badań mogą korzystać firmy prywatne?
Badania przeprowadzane w Wielkim Zderzaczu Hadronów mają ogromny wpływ nie tylko na naukę, ale także na rozwój technologii, które mogą być wykorzystane przez firmy prywatne i przedsiębiorstwa. Chociaż LHC został zaprojektowany przede wszystkim w celu prowadzenia testów podstawowych w dziedzinie fizyki cząstek, technologie opracowane w jego ramach znalazły zastosowanie w różnych branżach komercyjnych.
Innowacje opracowane w CERN migrują do różnych dziedzin życia oraz firm, gdzie są komercjalizowane. Najlepszy przykładem są technologie przetwarzania danych na ogromną skalę, które były niezbędne do pracy Zderzacza. Obecnie dzięki nim udało się opracować urządzenia i systemy do zarządzania dużymi zbiorami informacji i przechowywania ich w chmurze. W ten sposób można zoptymalizować wiele procesów, a także zwiększyć efektywność operacyjną.
Innym przykładem mogą być algorytmy analityczne. Opracowano je na potrzeby Wielkiego Zderzacza Hadronów w celu analizy danych. Obecnie służą one w wielu przedsiębiorstwach do prognozowania zachowań klientów czy zarządzanie ryzykiem. W podobny sposób wykorzystuje się technologie, które początkowo służyły detekcji cząstek w LHC. Wciąż trwają pracę nad możliwością przeniesienia ich do m.in. medycyny (tomografia komputerowa, rezonans magnetyczny).
Jak nawiązać kontakt z naukowcami w Wielkim Zderzaczu Hadronów?
Firmy i prywatne przedsiębiorstwa mogą nawiązać kontakt i rozpocząć współpracę z CERN na wielu płaszczyznach. Może ona przybierać różne formy – od dostarczania technologii i sprzętu po udział w przetargach na konkretne projekty. W ten sposób firmy mogą uzyskać dostęp do innowacji, przy okazji zyskując prestiż i wiarygodność na rynku. Z kolei sam ośrodek CERN zyskuje wsparcie w dalszych badaniach, a także ma możliwość szybszej rozbudowy niezbędnej infrastruktury naukowej.
Jedną z głównych form nawiązywania współpracy z CERN-em są przetargi. Europejskie Centrum Badań Jądrowych regularnie publikuje ogłoszenia z ofertami na zakup surowców lub potrzebnego sprzętu. Przetargi te są otwarte dla firm z państw członkowskich CERN, co daje przedsiębiorstwom możliwość uczestnictwa w zaawansowanych projektach naukowych.
Przykładem takiej współpracy jest projekt High-Luminosity LHC zrealizowany przy wsparciu firmy Daikin. W ramach przetargu dostarczyła ona osiem agregatów chłodniczych chłodzonych wodą, które mają za zadanie zapewnić odpowiednie chłodzenie akceleratora.
Chcesz dołączyć do grona firm, które współpracują z ośrodkami badawczymi? Odwiedź portal https://www.wielkanauka.pl/ i znajdź partnera ze świata nauki, z którym nawiążesz długotrwałe relacje.
