Istorija stvaranja akceleratora, koji danas poznajemo kao Veliki hadronski sudarač, počinje 2007. godine. U početku je hronologija akceleratora započela ciklotronom. Uređaj je bio mali uređaj koji je lako stajao na stolu. Tada se istorija akceleratora počela ubrzano razvijati. Pojavili su se sinhrofazotron i sinhrotron.

U istoriji je možda najzabavniji bio period od 1956. do 1957. godine. U to vrijeme sovjetska nauka, posebno fizika, nije zaostajala za stranom braćom. Koristeći iskustvo stečeno tokom godina, sovjetski fizičar po imenu Vladimir Veksler napravio je iskorak u nauci. Stvorio je najmoćniji sinhrofazotron u to vrijeme. Njegova radna snaga bila je 10 gigaelektronvolti (10 milijardi elektronvolti). Nakon ovog otkrića stvoreni su ozbiljni uzorci akceleratora: veliki elektron-pozitronski sudarač, švajcarski akcelerator, u Nemačkoj, SAD. Svi su imali jedan zajednički cilj - proučavanje osnovnih čestica kvarkova.

Veliki hadronski sudarač nastao je prvenstveno zahvaljujući naporima italijanskog fizičara. Njegovo ime je Carlo Rubbia, dobitnik Nobelove nagrade. Tokom svoje karijere, Rubbia je radio kao direktor u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja. Odlučeno je da se napravi i lansira hadronski sudarač upravo na mjestu istraživačkog centra.

Gdje je hadronski sudarač?

Kolajder se nalazi na granici između Švicarske i Francuske. Njegov obim je 27 kilometara, zbog čega se naziva velikim. Prsten gasa ide duboko od 50 do 175 metara. Kolajder ima 1232 magneta. Oni su supravodljivi, što znači da se od njih može generirati maksimalno polje za overclockanje, jer kod takvih magneta praktički nema potrošnje energije. Ukupna težina svakog magneta je 3,5 tone sa dužinom od 14,3 metara.

Kao i svaki fizički objekt, Veliki hadronski sudarač stvara toplinu. Zbog toga se mora stalno hladiti. Za to se održava temperatura od 1,7 K sa 12 miliona litara tečnog azota. Osim toga, za hlađenje se koristi 700 hiljada litara, a što je najvažnije koristi se pritisak koji je deset puta niži od normalnog atmosferskog pritiska.

Temperatura od 1,7 K na Celzijusovoj skali je -271 stepen. Takva temperatura je skoro blizu onoga što se zove minimalna moguća granica koju fizičko tijelo može imati.

Ništa manje zanimljiva nije ni unutrašnjost tunela. Postoje kablovi od niobijum-titanijuma sa mogućnošću superprovodljivosti. Njihova dužina je 7600 kilometara. Ukupna težina kablova je 1200 tona. Unutrašnjost kabla je splet od 6300 žica ukupne udaljenosti od 1,5 milijardi kilometara. Ova dužina je jednaka 10 astronomskih jedinica. Na primjer, jednako 10 takvih jedinica.

Ako govorimo o njegovom geografskom položaju, onda možemo reći da prstenovi sudarača leže između gradova Saint-Genis i Fornay-Voltaire, koji se nalaze na francuskoj strani, kao i Meyrin i Vessourat - na švicarskoj strani. Mali prsten, nazvan PS, prolazi duž granice u prečniku.

Smisao postojanja

Da biste odgovorili na pitanje "čemu služi hadronski sudarač", morate se obratiti naučnicima. Mnogi naučnici kažu da je ovo najveći izum u čitavom periodu postojanja nauke i da bez njega nauka koju danas poznajemo jednostavno nema smisla. Zanimljivo je postojanje i lansiranje Velikog hadronskog sudarača jer kada se čestice sudaraju u hadronskom sudaraču dolazi do eksplozije. Sve najsitnije čestice se raspršuju u različitim smjerovima. Formiraju se nove čestice koje mogu objasniti postojanje i značenje mnogih stvari.

Prva stvar koju su naučnici pokušali pronaći u ovim srušenim česticama bila je elementarna čestica, koju je teoretski predvidio fizičar Peter Higgs, nazvana Ova nevjerovatna čestica je, kako se vjeruje, nosilac informacija. Takođe se obično naziva "čestica Boga". Njegovo otkriće bi naučnike približilo razumijevanju svemira. Treba napomenuti da je 2012. godine, 4. jula, hadronski sudarač (njegovo lansiranje djelimično uspješno) pomogao da se otkrije slična čestica. Do danas, naučnici to pokušavaju detaljnije proučiti.

Koliko dugo...

Naravno, odmah se postavlja pitanje zašto naučnici toliko dugo proučavaju ove čestice. Ako postoji uređaj, onda ga možete pokrenuti i svaki put uzimate sve više i više novih podataka. Činjenica je da je rad hadronskog sudarača skupo zadovoljstvo. Jedno lansiranje košta puno. Na primjer, godišnja potrošnja energije je 800 miliona kWh. Ovu količinu energije troši grad od oko 100.000 stanovnika, po prosječnim standardima. I to ne računajući troškove održavanja. Drugi razlog je taj što je na hadronskom sudaraču eksplozija koja se dešava kada se protoni sudaraju povezana sa dobijanjem velike količine podataka: kompjuteri čitaju toliko informacija da im je potrebno mnogo vremena za obradu. Čak i uprkos činjenici da je snaga računara koji primaju informacije velika i po današnjim standardima.

Sljedeći razlog nije ništa manje poznat. Naučnici koji rade na sudaraču u tom smjeru sigurni su da je vidljivi spektar čitavog univerzuma samo 4%. Pretpostavlja se da su preostale tamna materija i tamna energija. Eksperimentalno pokušavam dokazati da je ova teorija tačna.

Hadronski sudarač: za ili protiv

Napredna teorija tamne materije dovela je u pitanje sigurnost postojanja hadronskog sudarača. Postavilo se pitanje: "Hadronski sudarač: za ili protiv?" Zabrinuo je mnoge naučnike. Svi veliki umovi svijeta podijeljeni su u dvije kategorije. “Protivnici” su iznijeli zanimljivu teoriju da, ako takva materija postoji, onda mora imati suprotnu česticu. A kada se čestice sudare u akceleratoru, pojavljuje se tamni dio. Postojao je rizik da će se tamni dio i dio koji vidimo sudariti. Tada bi to moglo dovesti do smrti cijelog univerzuma. Međutim, nakon prvog lansiranja hadronskog sudarača, ova teorija je djelimično razbijena.

Sljedeća po važnosti je eksplozija svemira, odnosno rođenje. Vjeruje se da se tokom sudara može promatrati kako se svemir ponašao u prvim sekundama postojanja. Način na koji je izgledao nakon nastanka Velikog praska. Vjeruje se da je proces sudara čestica vrlo sličan onom koji je bio na samom početku rođenja svemira.

Još jedna jednako fantastična ideja koju naučnici testiraju su egzotični modeli. Čini se nevjerovatnim, ali postoji teorija koja sugerira da postoje i druge dimenzije i svemiri s ljudima poput nas. I što je čudno, akcelerator može pomoći i ovdje.

Jednostavno rečeno, svrha postojanja akceleratora je razumjeti šta je svemir, kako je nastao, dokazati ili opovrgnuti sve postojeće teorije o česticama i srodnim pojavama. Naravno, za to će trebati godine, ali sa svakim lansiranjem pojavljuju se nova otkrića koja okreću svijet nauke naglavačke.

Činjenice o akceleratoru

Svi znaju da akcelerator ubrzava čestice do 99% brzine svjetlosti, ali malo ljudi zna da je taj postotak 99,9999991% brzine svjetlosti. Ova nevjerovatna figura ima smisla zahvaljujući savršenom dizajnu i snažnim magnetima za ubrzanje. Treba napomenuti i neke manje poznate činjenice.

Otprilike 100 miliona tokova podataka koji dolaze iz svakog od dva glavna detektora mogu ispuniti više od 100.000 CD-ova u sekundi. Za samo mjesec dana broj diskova bi dostigao toliku visinu da bi, kada bi se presavijali u stopu, bilo dovoljno da stignu do Mjeseca. Stoga je odlučeno da se ne prikupljaju svi podaci koji dolaze sa detektora, već samo oni koji će omogućiti korištenje sistema prikupljanja podataka, koji u stvari djeluje kao filter za primljene podatke. Odlučeno je da se zabilježi samo 100 događaja koji su se dogodili u trenutku eksplozije. Ovi događaji biće evidentirani u arhivi računarskog centra sistema Veliki hadronski sudarač, koji se nalazi u Evropskoj laboratoriji za fiziku elementarnih čestica, u kojoj se nalazi i akcelerator. Neće se snimati događaji koji su snimljeni, već oni koji su od najvećeg interesa za naučnu zajednicu.

Naknadnu obradu

Nakon pisanja, stotine kilobajta podataka će biti obrađene. Za to se koristi više od dvije hiljade računara koji se nalaze u CERN-u. Zadatak ovih računara je da obrađuju primarne podatke i od njih formiraju bazu koja će biti pogodna za dalju analizu. Nadalje, generirani tok podataka će biti poslan u GRID računarsku mrežu. Ova internet mreža objedinjuje hiljade računara koji se nalaze u različitim institucijama širom svijeta, povezuje više od stotinu velikih centara smještenih na tri kontinenta. Svi takvi centri povezani su sa CERN-om pomoću optičkih vlakana za maksimalne brzine prijenosa podataka.

Govoreći o činjenicama, moramo spomenuti i fizičke pokazatelje strukture. Tunel gasa je 1,4% od horizontalne ravni. To je učinjeno prvenstveno kako bi se veći dio akceleratorskog tunela smjestio u monolitnu stijenu. Dakle, dubina postavljanja na suprotnim stranama je različita. Ako računate sa strane jezera, koje se nalazi u blizini Ženeve, tada će dubina biti 50 metara. Suprotni dio ima dubinu od 175 metara.

Zanimljivo je da lunarne faze utiču na akcelerator. Čini se kako tako udaljeni objekt može djelovati na takvoj udaljenosti. Međutim, uočeno je da se tokom punog mjeseca, kada nastupi plima, kopno u području Ženeve uzdiže za čak 25 centimetara. Ovo utiče na dužinu sudarača. Dužina se time povećava za 1 milimetar, a energija zraka se također mijenja za 0,02%. Budući da se kontrola energije zraka mora smanjiti na 0,002%, istraživači moraju uzeti u obzir ovaj fenomen.

Zanimljivo je i to da je tunel sudarača u obliku oktogona, a ne kruga kako mnogi misle. Uglovi se formiraju zbog kratkih dionica. Sadrže instalirane detektore, kao i sistem koji kontroliše snop ubrzavajućih čestica.

Struktura

Hadronski sudarač, čije lansiranje uključuje upotrebu mnogih detalja i uzbuđenje naučnika, je nevjerovatan uređaj. Čitav akcelerator se sastoji od dva prstena. Mali prsten se zove protonski sinhrotron ili, da koristimo skraćenice, PS. Veliki prsten je Proton Super Synchrotron, ili SPS. Zajedno, dva prstena omogućavaju raspršivanje dijelova do 99,9% brzine svjetlosti. U isto vrijeme, sudarač također povećava energiju protona, povećavajući njihovu ukupnu energiju za 16 puta. Takođe dozvoljava česticama da se sudare jedna s drugom oko 30 miliona puta/s. u roku od 10 sati. Četiri glavna detektora proizvode najmanje 100 terabajta digitalnih podataka u sekundi. Dobijanje podataka je rezultat individualnih faktora. Na primjer, mogu otkriti elementarne čestice koje imaju negativan električni naboj i također imaju polovinu spina. Budući da su ove čestice nestabilne, njihova direktna detekcija je nemoguća, moguće je detektirati samo njihovu energiju koja će izletjeti pod određenim uglom prema osi snopa. Ova faza se naziva prvi nivo vožnje. Ovu fazu nadzire više od 100 specijalnih odbora za obradu podataka, u koje je ugrađena logika implementacije. Ovaj dio rada karakteriše činjenica da se tokom perioda prikupljanja podataka odabere više od 100 hiljada blokova podataka u sekundi. Ovi podaci će se zatim koristiti za analizu, koja se odvija pomoću motora višeg nivoa.

Sistemi sledećeg nivoa, naprotiv, primaju informacije iz svih tokova detektora. Softver detektora je umrežen. Tamo će koristiti veliki broj računara za obradu sljedećih blokova podataka, prosječno vrijeme između blokova je 10 mikrosekundi. Programi će morati da kreiraju oznake čestica koje odgovaraju originalnim tačkama. Rezultat će biti formirani skup podataka koji se sastoji od momenta, energije, putanje i drugih koji su nastali tokom jednog događaja.

Accelerator Parts

Cijeli akcelerator se može podijeliti na 5 glavnih dijelova:

1) Akcelerator sudarača elektron-pozitrona. Detalj je oko 7 hiljada magneta sa supravodljivim svojstvima. Uz njihovu pomoć, snop se usmjerava duž prstenastog tunela. A također fokusiraju snop u jedan tok, čija će se širina smanjiti na širinu jedne vlasi.

2) Kompaktni mionski solenoid. Ovo je detektor opće namjene. U takvom detektoru se traže nove pojave i, na primjer, potraga za Higgsovim česticama.

3) LHCb detektor. Značaj ovog uređaja je u potrazi za kvarkovima i njihovim suprotnim česticama - antikvarkovima.

4) ATLAS toroidna postavka. Ovaj detektor je dizajniran za detekciju miona.

5) Alice. Ovaj detektor bilježi sudare olovnih jona i sudare protona i protona.

Problemi pri pokretanju hadronskog sudarača

Unatoč činjenici da prisutnost visoke tehnologije eliminira mogućnost grešaka, u praksi je sve drugačije. Prilikom montaže akceleratora bilo je kašnjenja, ali i kvarova. Mora se reći da ova situacija nije bila neočekivana. Uređaj sadrži toliko nijansi i zahtijeva toliku preciznost da su naučnici očekivali slične rezultate. Na primjer, jedan od problema s kojim su se naučnici suočili tokom lansiranja bio je kvar magneta koji je fokusirao protonske zrake neposredno prije njihovog sudara. Ova teška nesreća nastala je zbog uništenja dijela spojnice zbog gubitka supravodljivosti magneta.

Ovaj problem je počeo 2007. Zbog toga je lansiranje kolajdera odlagano nekoliko puta, a tek u junu je došlo do lansiranja, nakon skoro godinu dana kolajder je ipak startao.

Posljednje lansiranje sudarača bilo je uspješno i prikupljeno je mnogo terabajta podataka.

Hadronski sudarač, koji je lansiran 5. aprila 2015. godine, uspješno radi. Tokom mjeseca, grede će se voziti oko prstena, postepeno povećavajući snagu. Studija kao takva nema svrhe. Energija sudara zraka će se povećati. Vrijednost će biti podignuta sa 7 TeV na 13 TeV. Takav porast će nam omogućiti da vidimo nove mogućnosti u sudaru čestica.

U 2013. i 2014. godini izvršeni su ozbiljni tehnički pregledi tunela, akceleratora, detektora i druge opreme. Rezultat je bilo 18 bipolarnih magneta sa supravodljivom funkcijom. Treba napomenuti da je ukupan broj njih 1232 komada. Međutim, preostali magneti nisu prošli nezapaženo. U ostalom su zamijenjeni i ugrađeni poboljšani sistemi zaštite hlađenja. Sistem hlađenja magneta je takođe poboljšan. To im omogućava da ostanu na niskim temperaturama uz maksimalnu snagu.

Ako sve bude kako treba, sljedeće pokretanje akceleratora bit će tek za tri godine. Nakon ovog perioda planirani su planirani radovi na poboljšanju, tehnički pregled sudarača.

Treba napomenuti da popravci koštaju peni, ne uključujući troškove. Hadronski sudarač, od 2010. godine, ima cijenu od 7,5 milijardi eura. Ova brojka dovodi čitav projekat na vrh liste najskupljih projekata u istoriji nauke.

Karta s ucrtanom lokacijom sudarača

Za dalje kombinovanje fundamentalnih interakcija u jednoj teoriji koriste se različiti pristupi: teorija struna, koja je razvijena u M-teoriji (teorija brane), teorija supergravitacije, kvantna gravitacija u petlji, itd. Neki od njih imaju unutrašnje probleme, a nijedan od njih nema eksperimentalna potvrda. Problem je u tome što su za izvođenje odgovarajućih eksperimenata potrebne energije koje su nedostižne na modernim akceleratorima čestica.

LHC će omogućiti izvođenje eksperimenata koje je ranije bilo nemoguće izvesti i vjerovatno će potvrditi ili opovrgnuti neke od ovih teorija. Dakle, postoji čitav niz fizičkih teorija sa dimenzijama većim od četiri, koje sugeriraju postojanje "supersimetrije" - na primjer, teorija struna, koja se ponekad naziva teorijom superstruna upravo zato što bez supersimetrije gubi fizičko značenje. Potvrda postojanja supersimetrije bi stoga bila indirektna potvrda istinitosti ovih teorija.

Proučavanje vrhunskih kvarkova

Istorija izgradnje

27 km podzemni tunel dizajniran za smještaj LHC bustera

Ideja za projekat Velikog hadronskog sudarača rođena je 1984. godine i zvanično je odobrena deset godina kasnije. Njegova izgradnja počela je 2001. godine, nakon završetka rada prethodnog akceleratora - Velikog elektronsko-pozitronskog sudarača.

Akcelerator bi trebalo da sudara protone ukupne energije od 14 TeV (odnosno 14 teraelektronvolti ili 14 10 12 elektron volti) u sistemu centara mase upadnih čestica, kao i jezgra olova sa energijom od 5,5 GeV (5,5 10 9 elektron volti) za svaki par sudarajućih nukleona. Tako će LHC biti najvisokoenergetski akcelerator elementarnih čestica na svijetu, nadmašivši svoje najbliže konkurente po energiji za red veličine - Tevatron proton-antiprotonski sudarač, koji trenutno radi u Nacionalnoj laboratoriji za ubrzavanje. Enrico Fermi (SAD) i RHIC relativistički sudarač teških jona u laboratoriji Brookhaven (SAD).

Akcelerator se nalazi u istom tunelu koji je ranije bio okupiran velikim sudaračem elektrona i pozitrona. Tunel obima 26,7 km položen je na dubini od oko sto metara ispod zemlje u Francuskoj i Švicarskoj. Za zadržavanje i ispravljanje protonskih zraka koristi se 1624 supravodljivih magneta čija ukupna dužina prelazi 22 km. Posljednji je postavljen u tunel 27. novembra 2006. godine. Magneti će raditi na 1,9 K (-271°C). Izgradnja specijalne kriogene linije za rashladne magnete završena je 19. novembra 2006. godine.

Testovi

Specifikacije

Proces ubrzanja čestica u sudaraču

Brzina čestica u LHC-u na sudarajućim snopovima je bliska brzini svjetlosti u vakuumu. Ubrzanje čestica do tako velikih brzina postiže se u nekoliko faza. U prvoj fazi, niskoenergetski linearni akceleratori Linac 2 i Linac 3 ubrizgavaju protone i ione olova za dalje ubrzanje. Zatim čestice ulaze u PS pojačivač, a zatim u sam PS (protonski sinhrotron), dobijajući energiju od 28 GeV. Nakon toga, ubrzanje čestica se nastavlja u SPS (Proton Super Synchrotron), gdje energija čestice dostiže 450 GeV. Zatim se snop usmjerava na glavni prsten od 26,7 kilometara i na mjestima sudara detektori bilježe događaje koji se dešavaju.

Potrošnja energije

Tokom rada sudarača, procijenjena potrošnja energije će biti 180 MW. Procijenjeni troškovi energije za cijeli kanton Ženeva. CERN ne proizvodi energiju sam, samo sa rezervnim dizel generatorima.

Distributed Computing

Za kontrolu, skladištenje i obradu podataka koji će dolaziti od LHC akceleratora i detektora, kreira se distribuirana računarska mreža LCG. L HC C omputing G RID ) korištenjem grid tehnologije. Za određene računarske zadatke biće uključen projekat distribuiranog računarstva [email protected].

Nekontrolisani fizički procesi

Pojedini stručnjaci i građani izražavaju zabrinutost da postoji nenulta vjerovatnoća da eksperimenti koji se izvode u sudaraču izmaknu kontroli i razviju lančanu reakciju, koja bi, pod određenim uvjetima, teoretski mogla uništiti cijelu planetu. Tačka gledišta pristalica katastrofalnih scenarija povezanih s radom LHC-a predstavljena je na posebnoj web stranici. Zbog ovih osjećaja, LHC se ponekad dešifruje kao Last hadronski sudarač ( Last Hadron Collider).

S tim u vezi, najčešće se spominje teorijska mogućnost pojave mikroskopskih crnih rupa u sudaraču, kao i teorijska mogućnost stvaranja ugrušaka antimaterije i magnetnih monopola, praćenih lančanom reakcijom hvatanja okolne materije. .

Ove teorijske mogućnosti razmatrala je posebna grupa CERN-a, koja je pripremila odgovarajući izvještaj, u kojem su svi takvi strahovi prepoznati kao neosnovani. Engleski teoretski fizičar Adrian Kent objavio je naučni članak u kojem kritizira sigurnosne standarde koje je usvojio CERN, jer je očekivana šteta, odnosno proizvod vjerovatnoće događaja na broj žrtava, prema njegovom mišljenju, neprihvatljiva. Međutim, maksimalna gornja procjena vjerovatnoće katastrofalnog scenarija na LHC-u je 10 -31 .

Kao glavni argumenti u prilog neosnovanosti katastrofalnih scenarija navode se činjenice da su Zemlja, Mjesec i druge planete konstantno bombardirane tokovima kosmičkih čestica mnogo većih energija. Spominje se i uspješan rad ranije puštenih u rad akceleratora, uključujući Relativistički sudarač teških jona RHIC u Brookhavenu. Mogućnost nastanka mikroskopskih crnih rupa stručnjaci CERN-a ne poriču, međutim, navode da se u našem trodimenzionalnom prostoru takvi objekti mogu pojaviti samo pri energijama koje su 16 redova veličine veće od energije zraka u LHC-u. . Hipotetički, mikroskopske crne rupe mogu se pojaviti u eksperimentima na LHC-u u predviđanjima teorija s dodatnim prostornim dimenzijama. Takve teorije još nemaju nikakve eksperimentalne dokaze. Međutim, čak i ako su crne rupe stvorene sudarima čestica u LHC-u, očekuje se da će biti izuzetno nestabilne zbog Hawkingovog zračenja i da će skoro trenutno ispariti u obliku običnih čestica.

Walter Wagner je 21. marta 2008. godine podnio tužbu federalnom okružnom sudu Havaja (SAD). Walter L. Wagner) i Luis Sancho (eng. Luis Sancho), u kojem oni, optužujući CERN da pokušava urediti smak svijeta, traže da se zabrani lansiranje sudarača dok se ne garantuje njegova sigurnost.

Poređenje sa prirodnim brzinama i energijama

Akcelerator je dizajniran da sudara čestice kao što su hadroni i atomska jezgra. Međutim, postoje prirodni izvoričestice, čija je brzina i energija mnogo veća nego u sudaraču (vidi: Zevatron). Takve prirodne čestice nalaze se u kosmičkim zracima. Površina planete Zemlje je djelimično zaštićena od ovih zraka, ali prolazeći kroz atmosferu, čestice kosmičkih zraka sudaraju se s atomima i molekulima zraka. Kao rezultat ovih prirodnih sudara, mnoge stabilne i nestabilne čestice nastaju u Zemljinoj atmosferi. Kao rezultat, prirodno pozadinu zračenja. Ista stvar (sudar elementarnih čestica i atoma) će se desiti i u LHC-u, ali sa manjim brzinama i energijama, iu mnogo manjim količinama.

mikroskopske crne rupe

Ako se crne rupe mogu stvoriti tokom sudara elementarnih čestica, one će se takođe raspasti na elementarne čestice, u skladu sa principom CPT invarijantnosti, koji je jedan od najosnovnijih principa kvantne mehanike.

Nadalje, ako je hipoteza o postojanju stabilnih crnih mikro rupa tačna, onda bi se one formirale u velikim količinama kao rezultat bombardiranja Zemlje kosmičkim elementarnim česticama. Ali većina visokoenergetskih elementarnih čestica koje dolaze iz svemira imaju električni naboj, tako da bi neke crne rupe bile električno nabijene. Ove naelektrisane crne rupe bi bile uhvaćene magnetsko polje Zemlja i, da su zaista opasni, odavno bi uništili Zemlju. Schwimmerov mehanizam koji crne rupe čini električno neutralnim vrlo je sličan Hawkingovom efektu i ne može raditi ako Hawkingov efekat ne radi.

Osim toga, sve crne rupe, nabijene ili električno neutralne, bile bi zarobljene od strane bijelih patuljaka i neutronske zvijezde(koji su, kao i Zemlja, bombardovani kosmičkim zračenjem) i uništili ih. Kao rezultat toga, životni vijek bijelih patuljaka i neutronskih zvijezda bio bi mnogo kraći nego što se stvarno opaža. Osim toga, bijeli patuljci koji se mogu uništiti i neutronske zvijezde bi emitovali dodatno zračenje koje se zapravo ne opaža.

Konačno, teorije s dodatnim prostornim dimenzijama koje predviđaju pojavu mikroskopskih crnih rupa nisu u suprotnosti s eksperimentalnim podacima samo ako je broj dodatnih dimenzija najmanje tri. Ali sa toliko dodatnih dimenzija, prije toga moraju proći milijarde godina crna rupa prouzrokovati značajnu štetu zemlji.

Strapelki

Eduard Boos, doktor fizičkih i matematičkih nauka sa Istraživačkog instituta za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog univerziteta, ima suprotne stavove, poričući pojavu makroskopskih crnih rupa na LHC-u, a samim tim i "crvotočine" i putovanje kroz vrijeme.

Bilješke

1. Ultimativni vodič za LHC (engleski) str. 30.
2. LHC: ključne činjenice. "Elementi velike nauke". Pristupljeno 15. septembra 2008.
3. Tevatron Electroweak radna grupa, vrhunska podgrupa
4. Test LHC sinhronizacije je uspješan
5. Drugi test sistema za ubrizgavanje bio je s prekidima, ali je cilj postignut. "Elementi velike nauke" (24. avgust 2008). Pristupljeno 6. septembra 2008.
6. LHC dan prekretnice brzo počinje
7. Prvi snop u LHC-u - ubrzanje nauke.
8. Završena misija za LHC tim. physicsworld.com. Pristupljeno 12. septembra 2008.
9. Stabilna cirkulirajuća zraka lansirana je na LHC. "Elementi velike nauke" (12.09.2008). Pristupljeno 12. septembra 2008.
10. Incident na Velikom hadronskom sudaraču odgađa eksperimente na neodređeno vrijeme. "Elementi velike nauke" (19. septembar 2008). Pristupljeno 21. septembra 2008.
11. Veliki hadronski sudarač neće nastaviti sa radom do proleća - CERN. RIA Novosti (23. septembar 2008). Pristupljeno 25. septembra 2008.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Popravka oštećenih magneta bit će opsežnija nego što se mislilo. "Elementi velike nauke" (09.11.2008). Pristupljeno 12. novembra 2008.
16. Raspored za 2009. "Elementi velike nauke" (18. januar 2009). Pristupljeno 18. januara 2009.
17. CERN saopštenje za javnost
18. Odobren je plan rada Velikog hadronskog sudarača za 2009-2010. "Elementi velike nauke" (6. februar 2009). Pristupljeno 5. aprila 2009.
19. LHC eksperimenti.
20. Pandorina kutija se otvara. Vesti.ru (9. septembar 2008). Pristupljeno 12. septembra 2008.
21. Potencijal opasnosti u eksperimentima sa sudaračem čestica
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Black Holes at the Large Hadron Collider Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. et al. Proučavanje potencijalno opasnih događaja tokom sudara teških jona na LHC-u.
24. Pregled sigurnosti LHC sudara Grupa za procjenu sigurnosti LHC-a
25. Kritički pregled rizika akceleratora. Proza.ru (23. maj 2008). Pristupljeno 17. septembra 2008.
26. Kolika je vjerovatnoća katastrofe na LHC-u?
27. Sudnji dan
28. Tražiti od sudije da spasi svijet, a možda i puno više
29. Objašnjenje zašto će LHC biti bezbedan
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (španski)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (njemački)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (fr)
33. H. Heiselberg. Skrining u kapljicama kvarka // Physical Review D. - 1993. - T. 48. - Br. 3. - S. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabilnost čudnih zvjezdanih kora i strangeleta // Američko fizičko društvo. Physical Review D. - 2006. - Vol 73, 114016. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.114016
35. Natalia Leskova.

Postoje mnoge glasine o ovom misterioznom uređaju, mnogi tvrde da će uništiti Zemlju, stvarajući umjetnu crnu rupu i stati na kraj postojanju čovječanstva. U stvarnosti, ovaj uređaj može dovesti čovječanstvo na potpuno novi nivo, zahvaljujući istraživanju koje su sproveli naučnici. U ovoj temi pokušao sam da prikupim sve potrebne informacije kako biste stekli utisak šta je Veliki hadronski sudarač (LHC).

Dakle, ova tema sadrži sve što trebate znati o hadronskom sudaraču. U CERN-u (Evropska organizacija za nuklearna istraživanja) 30. marta 2010. godine dogodio se istorijski događaj – nakon nekoliko neuspješnih pokušaja i mnogih nadogradnji, završeno je stvaranje najveće svjetske mašine za uništavanje atoma. Preliminarni testovi koji su inicirali sudare protona pri relativno maloj brzini obavljeni su tokom 2009. godine i nije bilo značajnijih problema. Scena je bila pripremljena za izvanredni eksperiment koji će se izvesti u proljeće 2010. Glavni eksperimentalni model LHC-a zasnovan je na sudaru dva protonska snopa koji se sudaraju maksimalnom brzinom. Ovaj snažan sudar uništava protone, stvarajući izvanredne energije i nove elementarne čestice. Ove nove atomske čestice su izuzetno nestabilne i mogu postojati samo djelić sekunde. Analitički aparat, koji je dio LHC-a, može snimiti ove događaje i detaljno ih analizirati. Stoga naučnici pokušavaju simulirati pojavu crnih rupa.

Dana 30. marta 2010. godine, dva snopa protona ispaljena su u tunel od 27 km Velikog hadronskog sudarača u suprotnim smjerovima. Ubrzani su do brzine svjetlosti, pri kojoj je došlo do sudara. Zabilježena je rekordna energija od 7 TeV (7 teraelektronvolti). Veličina ove energije je rekordna i ima veoma važne vrijednosti. Hajde da se sada upoznamo sa najvažnijim komponentama LHC-a – senzorima i detektorima koji registruju šta se dešava u delićima u onim delićima sekunde tokom kojih se sudaraju snopovi protona. Postoje tri senzora koji igraju centralnu ulogu tokom sudara 30. marta 2010. godine - to su jedan od najvažnijih delova sudarača, koji ključnu ulogu tokom složenih eksperimenata CERN-a. Dijagram prikazuje lokaciju četiri glavna eksperimenta (ALICE, ATLAS, CMS i LHCb), koji su ključni LHC projekti. Na dubini od 50 do 150 metara ispod zemlje, iskopane su ogromne pećine specijalno za gigantske senzore-detektore.

Počnimo s projektom pod nazivom ALICE (akronim za Veliki eksperimentalni ionski sudarač). Ovo je jedan od šest eksperimentalnih objekata izgrađenih na LHC-u. ALICE je postavljena za proučavanje sudara teških jona. Temperatura i gustina energije nastale nuklearne materije dovoljni su za rađanje gluonske plazme. Fotografija prikazuje detektor ALICE i svih njegovih 18 modula.


Interni sistem za praćenje (ITS) u ALICE-u sastoji se od šest cilindričnih slojeva silikonskih senzora koji okružuju tačku sudara i mjere svojstva i precizne pozicije čestica koje se pojavljuju. Na ovaj način se lako mogu detektovati čestice koje sadrže teški kvark.

Jedan od glavnih LHC eksperimenata je i ATLAS. Eksperiment se izvodi na posebnom detektoru dizajniranom za proučavanje sudara između protona. ATLAS je dugačak 44 metra, prečnik 25 metara i težak oko 7.000 tona. Protonski snopovi se sudaraju u centru tunela, najvećeg i najkompleksnijeg senzora te vrste ikada napravljenog. Senzor bilježi sve što se dešava tokom i nakon sudara protona. Cilj projekta je otkrivanje čestica koje ranije nisu bile registrovane i nisu detektovane u našem svemiru.

Otkriće i potvrda Higgsov bozon je glavni prioritet Velikog hadronskog sudarača, jer bi ovo otkriće potvrdilo standardni model porijekla elementarnih atomskih čestica i standardne materije. Tokom lansiranja sudarača punom snagom, integritet Standardnog modela će biti uništen. Elementarne čestice, čija svojstva samo djelimično razumijemo, neće moći održati svoj strukturni integritet. Standardni model ima gornju granicu energije od 1 TeV, na kojoj se čestica raspada kako raste. Uz energiju od 7 TeV, mogle bi se stvoriti čestice čija je masa deset puta veća od trenutno poznate. Istina, bit će vrlo nestalne, ali ATLAS je dizajniran da ih otkrije u onim djelićima sekunde prije nego što "nestanu"

Ova fotografija se smatra najboljom od svih fotografija Velikog hadronskog sudarača:

Kompaktni mionski solenoid ( Kompaktni mionski solenoid) je jedan od dva ogromna univerzalna detektora čestica na LHC-u. Oko 3.600 naučnika iz 183 laboratorija i univerziteta u 38 zemalja podržava rad CMS-a, koji je izgradio i upravlja ovim detektorom. Solenoid se nalazi ispod zemlje u Cessyju u Francuskoj, blizu granice sa Švicarskom. Na dijagramu je prikazan CMS uređaj, o čemu ćemo detaljnije govoriti.

Većina unutrašnji sloj- Traker na bazi silikona. Traker je najveći silikonski senzor na svijetu. Ima 205 m2 silikonskih senzora (otprilike površina teniskog terena) koji se sastoji od 76 miliona kanala. Traker vam omogućava mjerenje tragova nabijenih čestica u elektromagnetnom polju

Na drugom nivou je elektromagnetski kalorimetar. Hadronski kalorimetar, na sljedećem nivou, mjeri energiju pojedinačnih hadrona proizvedenih u svakom slučaju.

Sljedeći sloj CMS-a Velikog hadronskog sudarača je ogroman magnet. Veliki solenoidni magnet je dugačak 13 metara i ima prečnik od 6 metara. Sastoji se od hlađenih namotaja od niobijuma i titanijuma. Ovaj ogromni solenoidni magnet radi punom snagom kako bi se maksimizirao životni vijek čestica

5. sloj - detektori miona i povratni jaram. CMS je dizajniran da istraži različite vrste fizike koje se mogu naći u energetskim sudarima LHC-a. Neka od ovih istraživanja su da potvrde ili poboljšaju mjerenja parametara Standardnog modela, dok su mnoga druga u potrazi za novom fizikom.

O eksperimentu od 30. marta 2010. dostupno je vrlo malo informacija, ali jedna činjenica je sigurno poznata. CERN je izvijestio da je zabilježen neviđeni nalet energije pri trećem pokušaju lansiranja sudarača, kada su snopovi protona jurili oko 27 kilometara dugog tunela, a zatim su se sudarili brzinom svjetlosti. Zabilježeni rekordni nivo energije fiksiran je na maksimum koji može isporučiti u svojoj trenutnoj konfiguraciji - otprilike 7 TeV. Upravo je ta količina energije bila tipična za prve sekunde početka Velikog praska, koji je doveo do postojanja našeg svemira. U početku se ovakav nivo energije nije očekivao, ali je rezultat premašio sva očekivanja.

Dijagram pokazuje kako ALICE bilježi rekordni nalet energije od 7 TeV:

Ovaj eksperiment će se ponoviti stotine puta tokom 2010. Da biste shvatili koliko je ovaj proces komplikovan, možemo dati analogiju ubrzanju čestica u sudaraču. U smislu složenosti, ovo je ekvivalentno, na primjer, pucanju igala s otoka Newfoundlanda sa takvom savršenom preciznošću da se te igle sudaraju negdje u Atlantiku, kružeći cijelim globusom. Glavni cilj je otkriće elementarne čestice - Higsovog bozona, koji je u osnovi Standardnog modela za izgradnju svemira.

Uz uspješan ishod svih ovih eksperimenata, svijet najtežih čestica od 400 GeV (tzv. tamna materija) konačno može biti otkriven i istražen.

Skraćeni LHC (Large Hadron Collider, skraćeno LHC) je akcelerator nabijenih čestica u sudarajućim snopovima, dizajniran da ubrza protone i teške jone (olovne jone) i proučava proizvode njihovih sudara. Collider napravljen u CERN-u ( Evropski savet nuklearna istraživanja), koja se nalazi u blizini Ženeve, na granici Švicarske i Francuske. LHC je najveće eksperimentalno postrojenje na svijetu. Više od 10.000 naučnika i inženjera iz više od 100 zemalja učestvovalo je i učestvuje u izgradnji i istraživanju.

Nazvan je velikim zbog svoje veličine: dužina glavnog prstena akceleratora je 26.659 m; hadronski - zbog činjenice da ubrzava hadrone, odnosno teške čestice koje se sastoje od kvarkova; sudarač (engleski collider - sudarač) - zbog činjenice da se snopovi čestica ubrzavaju u suprotnim smjerovima i sudaraju na posebnim točkama sudara.

Specifikacije

Akcelerator bi trebalo da sudara protone ukupne energije od 14 TeV (odnosno 14 teraelektronvolti ili 14 1012 elektronvolta) u sistemu centara mase upadnih čestica, kao i jezgra olova sa energijom od 5 GeV (5 109 elektronvolti). ) za svaki par sudarajućih nukleona. Početkom 2010. LHC je već donekle nadmašio prethodnog šampiona po energiji protona - proton-antiprotonski sudarač Tevatron, koji je do kraja 2011. radio u Nacionalnoj akceleratorskoj laboratoriji. Enrico Fermi (SAD). Unatoč činjenici da se prilagođavanje opreme proteže godinama i još nije završeno, LHC je već postao najenergičniji akcelerator elementarnih čestica na svijetu, nadmašujući druge sudarače po energiji za red veličine, uključujući RHIC relativistički teški jonski sudarač koji radi u laboratoriji Brookhaven (SAD).

Svjetlost LHC-a tokom prvih sedmica rada nije bila veća od 1029 čestica/cm 2 s, međutim, nastavlja konstantno da raste. Cilj je postići nominalni luminozitet od 1,7·1034 čestica/cm 2 s, što je istog reda veličine kao i luminoznosti BaBar (SLAC, SAD) i Belle (engleski) (KEK, Japan).

Akcelerator se nalazi u istom tunelu koji je ranije bio okupiran velikim sudaračem elektrona i pozitrona. Tunel sa obimom od 26,7 km položen je pod zemljom u Francuskoj i Švajcarskoj. Dubina tunela je od 50 do 175 metara, a tunelski prsten je nagnut za oko 1,4% u odnosu na površinu zemlje. Za držanje, korekciju i fokusiranje protonskih zraka koristi se 1624 supravodljivih magneta, čija ukupna dužina prelazi 22 km. Magneti rade na temperaturi od 1,9 K (-271 °C), što je nešto ispod superfluidne temperature helijuma.

LHC detektori

LHC ima 4 glavna i 3 pomoćna detektora:

• ALICE (Eksperiment velikog ionskog sudarača)
• ATLAS (Toroidalni LHC APARAT)
• CMS (kompaktni mionski solenoid)
• LHCb (eksperiment ljepote velikog hadronskog sudarača)
• TOTEM (Ukupno mjerenje elastičnog i difraktivnog presjeka)
• LHCf (Veliki hadronski sudarač naprijed)
• MoEDAL (Detektor monopola i egzotike na LHC-u).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb su veliki detektori koji se nalaze oko tačaka sudara snopa. TOTEM i LHCf detektori su pomoćni, nalaze se na udaljenosti od nekoliko desetina metara od tačaka ukrštanja snopa koje zauzimaju CMS i ATLAS detektori, i koristiće se zajedno sa glavnim.

ATLAS i CMS detektori su detektori opće namjene dizajnirani za traženje Higgsovog bozona i "nestandardne fizike", posebno tamne materije, ALICE - za proučavanje kvark-gluonske plazme u sudarima teških olovnih jona, LHCb - za proučavanje fizike b-kvarkova, koji će omogućiti bolje razumijevanje razlika između materije i antimaterije, TOTEM je dizajniran da proučava raspršivanje čestica pod malim uglovima, kao što se događa tokom bliskih raspona bez sudara (tzv. nesudarajuće čestice, naprijed čestice), što vam omogućava preciznije mjerenje veličine protona, kao i kontrolu svjetline sudarača, i, konačno, LHCf - za proučavanje kosmičkih zraka, modeliranih korištenjem istih čestica koje se ne sudaraju.

Sedmi detektor (eksperiment) MoEDAL, dizajniran za traženje sporo pokretnih teških čestica, takođe je povezan sa radom LHC-a.

U toku rada sudarača sudari se izvode istovremeno u sve četiri tačke preseka snopova, bez obzira na vrstu ubrzanih čestica (protoni ili jezgra). Istovremeno, svi detektori prikupljaju statistiku istovremeno.

Ubrzanje čestica u sudaraču

Brzina čestica u LHC-u na sudarajućim snopovima je bliska brzini svjetlosti u vakuumu. Ubrzanje čestica do tako visokih energija postiže se u nekoliko faza. U prvoj fazi, niskoenergetski linearni akceleratori Linac 2 i Linac 3 ubrizgavaju protone i ione olova za dalje ubrzanje. Zatim čestice ulaze u PS pojačivač, a zatim u sam PS (protonski sinhrotron), dobijajući energiju od 28 GeV. Sa ovom energijom, oni se već kreću brzinom bliskom svjetlosti. Nakon toga, ubrzanje čestica se nastavlja u SPS (Proton Super Synchrotron), gdje energija čestice dostiže 450 GeV. Zatim se gomila protona šalje u glavni prsten od 26,7 kilometara, čime se energija protona dovodi do maksimalnih 7 TeV, a na tačkama sudara detektori bilježe događaje koji se događaju. Dva sudarajuća protonska snopa, kada su potpuno napunjena, mogu sadržavati po 2808 snopova. U početnim fazama otklanjanja grešaka u procesu ubrzanja, samo jedna gomila kruži u snopu dugom nekoliko centimetara i male poprečne veličine. Tada počinju da povećavaju broj ugrušaka. Klasteri se nalaze u fiksnim položajima jedan u odnosu na drugi, koji se sinhrono kreću duž prstena. Grudice u određenom nizu mogu se sudariti na četiri tačke prstena, gdje se nalaze detektori čestica.

Kinetička energija svih snopova hadrona u LHC-u kada je potpuno popunjen je uporediva sa kinetička energija mlazni avion, iako masa svih čestica ne prelazi nanogram i ne mogu se ni vidjeti golim okom. Takva energija se postiže zahvaljujući brzini čestica bliskoj brzini svjetlosti.

Grozdovi prolaze kroz puni krug akceleratora brže od 0,0001 s, čineći tako više od 10 hiljada okretaja u sekundi

Ciljevi i zadaci LHC-a

Glavni zadatak Velikog hadronskog sudarača je da otkrije strukturu našeg svijeta na udaljenostima manjim od 10-19 m, "sondirajući" ga česticama s energijom od nekoliko TeV. Do danas se već nakupilo mnogo indirektnih dokaza da bi fizičari na ovoj skali trebali otvoriti određeni „novi sloj stvarnosti“, čije će proučavanje dati odgovore na mnoga pitanja fundamentalne fizike. Kakav će se tačno ovaj sloj stvarnosti ispostaviti nije poznato unaprijed. Teoretičari su, naravno, već predložili stotine različitih pojava koje bi se mogle uočiti pri energijama sudara od nekoliko TeV, ali eksperiment je taj koji će pokazati šta se zapravo ostvaruje u prirodi.

Potraga za novom fizikom Standardni model se ne može smatrati konačnom teorijom elementarnih čestica. Mora biti dio neke dublje teorije strukture mikrosvijeta, dijela koji je vidljiv u eksperimentima sudarača pri energijama ispod oko 1 TeV. Takve teorije se zajednički nazivaju " Nova fizika ' ili 'Izvan standardnog modela'. Glavni zadatak Velikog hadronskog sudarača je da dobije barem prve naznake šta je ova dublja teorija. Za dalje kombinovanje fundamentalnih interakcija u jednoj teoriji koriste se različiti pristupi: teorija struna, koja je razvijena u M-teoriji (teorija brane), teorija supergravitacije, kvantna gravitacija u petlji, itd. Neki od njih imaju unutrašnje probleme, a nijedan od njih nema eksperimentalna potvrda. Problem je u tome što su za izvođenje odgovarajućih eksperimenata potrebne energije koje su nedostižne na modernim akceleratorima čestica. LHC će omogućiti eksperimente koji su ranije bili nemogući i vjerovatno će potvrditi ili opovrgnuti neke od ovih teorija. Dakle, postoji čitav niz fizičkih teorija s dimenzijama većim od četiri koje sugeriraju postojanje "supersimetrije" - na primjer, teorija struna, koja se ponekad naziva teorijom superstruna upravo zato što bez supersimetrije gubi svoje fizičko značenje. Potvrda postojanja supersimetrije bi stoga bila indirektna potvrda istinitosti ovih teorija. Proučavanje top kvarkova Top kvark je najteži kvark i, štaviše, to je najteža elementarna čestica otkrivena do sada. Prema najnovijim rezultatima Tevatrona, njegova masa je 173,1 ± 1,3 GeV/c 2 . Zbog svoje velike mase, vrhunski kvark je do sada uočen samo na jednom akceleratoru, Tevatronu; drugim akceleratorima jednostavno je nedostajala energija da ga proizvedu. Osim toga, vrhunski kvarkovi su zanimljivi fizičarima ne samo sami po sebi, već i kao „radni alat“ za proučavanje Higsovog bozona. Jedan od najvažnijih kanala za proizvodnju Higgsovog bozona na LHC-u je asocijativna proizvodnja zajedno sa gornjim parom kvark-antikvark. Da bi se takvi događaji pouzdano odvojili od pozadine, prvo je potrebno proučiti svojstva samih top kvarkova. Proučavanje mehanizma elektroslabe simetrije Jedan od glavnih ciljeva projekta je eksperimentalno dokazivanje postojanja Higgsovog bozona, čestice koju je 1964. godine u okviru Standardnog modela predvidio škotski fizičar Peter Higgs. Higsov bozon je kvant takozvanog Higsovog polja, pri prolasku kroz koji čestice doživljavaju otpor, što predstavljamo kao korekcije mase. Sam bozon je nestabilan i ima veliku masu (više od 120 GeV/c2). Zapravo, fizičare ne zanima toliko sam Higsov bozon, koliko Higsov mehanizam narušavanja simetrije elektroslabe interakcije. Proučavanje kvark-gluonske plazme Očekuje se da će se u akceleratoru u režimu nuklearnih sudara provesti otprilike mjesec dana godišnje. Tokom ovog mjeseca sudarač će se ubrzati i sudarati u detektorima ne protona, već olovnih jezgara. U neelastičnom sudaru dva jezgra ultrarelativističkim brzinama, na kratko vrijeme nastaje gusta i vrlo vruća gruda nuklearne materije koja se zatim raspada. Razumijevanje fenomena koji se u ovom slučaju dešavaju (prelazak materije u stanje kvark-gluonske plazme i njeno hlađenje) neophodno je za izgradnju savršenije teorije jakih interakcija, koja će biti korisna i za nuklearnu fiziku i za astrofiziku. Potraga za supersimetrijom Prvi značajan naučno dostignuće eksperimenti na LHC-u mogu dokazati ili opovrgnuti "supersimetriju" - teoriju da bilo koja elementarna čestica ima mnogo težeg partnera, ili "superčesticu". Proučavanje foton-hadronskih i foton-fotonskih sudara Elektromagnetna interakcijačestice se opisuje kao razmjena (u nekim slučajevima virtuelnih) fotona. Drugim riječima, fotoni su nosioci elektromagnetno polje. Protoni su električno nabijeni i okruženi elektrostatičkim poljem, odnosno ovo polje se može smatrati oblakom virtualnih fotona. Svaki proton, posebno relativistički proton, uključuje oblak virtuelnih čestica kao sastavni dio. Kada se protoni sudaraju jedan s drugim, virtualne čestice koje okružuju svaki od protona također stupaju u interakciju. Matematički, proces interakcije čestica je opisan dugim nizom korekcija, od kojih svaka opisuje interakciju pomoću virtuelnih čestica određenog tipa (vidi: Feynmanovi dijagrami). Tako se pri proučavanju sudara protona posredno proučava i interakcija materije sa fotonima visoke energije, što je od velikog interesa za teorijsku fiziku. Razmatra se i posebna klasa reakcija - direktna interakcija dva fotona, koji se mogu sudariti i s nadolazećim protonom, generirajući tipične foton-hadronske sudare, i međusobno. U režimu nuklearnih sudara, zbog velikih električni naboj jezgra, uticaj elektromagnetnih procesa je još važniji. Testiranje egzotičnih teorija Teoretičari su krajem 20. stoljeća iznijeli ogroman broj neobičnih ideja o strukturi svijeta, koje se zajednički nazivaju "egzotični modeli". Tu spadaju teorije sa jakom gravitacijom na energetskoj skali reda 1 TeV, modeli sa velikim brojem prostornih dimenzija, preonski modeli u kojima su kvarkovi i leptoni sami sastavljeni od čestica, modeli sa novim tipovima interakcije. Činjenica je da akumulirani eksperimentalni podaci još uvijek nisu dovoljni za stvaranje jedne teorije. I sve ove teorije same su kompatibilne s dostupnim eksperimentalnim podacima. Budući da ove teorije mogu da daju specifična predviđanja za LHC, eksperimentatori planiraju da testiraju predviđanja i traže tragove određenih teorija u svojim podacima. Očekuje se da će rezultati dobijeni na akceleratoru moći ograničiti maštu teoretičara, zatvarajući neke od predloženih konstrukcija. Ostalo Također čeka na otkrivanje fizičke pojave izvan standardnog modela. Planirano je proučavanje svojstava W i Z bozona, nuklearnih interakcija pri supervisokim energijama, procesa nastanka i raspada teških kvarkova (b i t).

Izraz "Veliki hadronski sudarač" toliko je duboko ukorijenjen u masovnim medijima da ogroman broj ljudi zna za ovo postrojenje, uključujući i one čije aktivnosti nisu ni na koji način povezane sa fizikom elementarnih čestica, i sa naukom općenito.

Zaista, tako veliki i skupi projekat nisu mogli da budu ignorisani od strane medija - instalacija prstena u dužini od skoro 27 kilometara, po ceni od desetine milijardi dolara, sa kojom radi nekoliko hiljada istraživača iz celog sveta. . Značajan doprinos popularnosti sudarača dala je takozvana "Božja čestica" ili Higsov bozon, koja je uspješno reklamirana, a za koju je dobio Peter Higgs nobelova nagrada na fizici 2013.

Prije svega, treba napomenuti da Veliki hadronski sudarač nije izgrađen od nule, već je nastao na mjestu svog prethodnika, Velikog sudarača elektrona i pozitrona (Large Electron-Positron Collider ili LEP). Radovi na tunelu od 27 kilometara počeli su 1983. godine, gdje je planirano da se u budućnosti postavi akcelerator koji bi izvršio sudar između elektrona i pozitrona. 1988. godine prstenasti tunel je zatvoren, a radnici su tunelu prilazili tako pažljivo da je razlika između dva kraja tunela bila samo 1 centimetar.

Akcelerator je radio do kraja 2000. godine, kada je dostigao vršnu energiju od 209 GeV. Nakon toga je počela njegova demontaža. Tokom jedanaest godina svog rada, LEP je donio niz otkrića u fiziku, uključujući otkriće W i Z bozona i njihova dalja istraživanja. Na osnovu rezultata ovih istraživanja zaključeno je da su mehanizmi elektromagnetne i slabe interakcije slični, zbog čega teorijski rad kombinovanjem ovih interakcija u elektroslabe.

Godine 2001. počela je izgradnja Velikog hadronskog sudarača na mjestu akceleratora elektron-pozitrona. Izgradnja novog akceleratora završena je krajem 2007. godine. Nalazio se na lokalitetu LEP - na granici između Francuske i Švicarske, u dolini Ženevskog jezera (15 km od Ženeve), na dubini od sto metara. U avgustu 2008. počela su ispitivanja sudarača, a 10. septembra je održano i zvanično lansiranje LHC-a. Kao i kod prethodnog akceleratora, izgradnju i rad objekta vodi evropska organizacija za nuklearna istraživanja - CERN.

CERN

Ukratko, vrijedi spomenuti organizaciju CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Ova organizacija djeluje kao najveći svjetski laboratorij u oblasti fizike visokih energija. Uključuje tri hiljade stalno zaposlenih, a u projektima CERN-a učestvuje još nekoliko hiljada istraživača i naučnika iz 80 zemalja.

Na ovog trenutka Učesnici projekta su 22 zemlje: Belgija, Danska, Francuska, Njemačka, Grčka, Italija, Holandija, Norveška, Švedska, Švicarska, Velika Britanija - osnivači, Austrija, Španija, Portugal, Finska, Poljska, Mađarska, Češka, Slovačka, Bugarska i Rumunija - pridružile. Međutim, kao što je već spomenuto, još nekoliko desetina zemalja nekako učestvuje u radu organizacije, a posebno na Velikom hadronskom sudaraču.

Kako radi Veliki hadronski sudarač?

Šta je Veliki hadronski sudarač i kako radi glavna su pitanja od interesa za javnost. Razmotrimo ova pitanja dalje.

Collider (kolajder) - u prijevodu s engleskog znači "onaj koji gura". Zadatak takve instalacije je sudar čestica. U slučaju hadronskog sudarača, ulogu čestica imaju hadroni - čestice koje učestvuju u jakoj interakciji. Ovo su protoni.

Dobijanje protona

Duga put protona nastaje u duoplazmatronu - prvom stupnju akceleratora, gdje vodik ulazi u obliku plina. Duoplazmatron je komora za pražnjenje u kojoj se električno pražnjenje provodi kroz plin. Tako vodonik, koji se sastoji od samo jednog elektrona i jednog protona, gubi svoj elektron. Tako nastaje plazma - tvar koja se sastoji od nabijenih čestica - protona. Naravno, teško je dobiti čistu protonsku plazmu, pa se dalje formira plazma, koja uključuje i oblak molekularni joni i elektrona, filtrira se kako bi se izolirao oblak protona. Pod dejstvom magneta, protonska plazma se spaja u snop.

Predubrzavanje čestica

Novoformirani snop protona počinje svoje putovanje u linearnom akceleratoru LINAC 2, koji je 30-metarski prsten, sukcesivno okačen sa nekoliko šupljih cilindričnih elektroda (provodnika). Elektrostatičko polje stvoreno unutar akceleratora je graduirano na takav način da čestice između šupljih cilindara uvijek doživljavaju ubrzavajuću silu prema sljedećoj elektrodi. Ne upuštajući se u potpunosti u mehanizam ubrzanja protona u ovoj fazi, samo napominjemo da na izlazu iz LINAC-a 2, fizičari primaju snop protona s energijom od 50 MeV, koji već dostižu 31% brzine svjetlosti. Važno je napomenuti da se u ovom slučaju masa čestica povećava za 5%.

Do 2019-2020. planira se zamjena LINAC-a 2 sa LINAC-om 4, koji će ubrzati protone do 160 MeV.

Vrijedi napomenuti da se joni olova također ubrzavaju na sudaraču, što će omogućiti proučavanje kvark-gluonske plazme. Ubrzani su u LINAC 3 prstenu, slično kao LINAC 2. U budućnosti se planiraju i eksperimenti sa argonom i ksenonom.

Zatim, protonski paketi ulaze u proton-sinhroni pojačivač (PSB). Sastoji se od četiri međusobno postavljena prstena prečnika 50 metara, u kojima su smešteni elektromagnetski rezonatori. Elektromagnetno polje koje stvaraju ima visok intenzitet, a čestica koja prolazi kroz njega se ubrzava kao rezultat razlike potencijala polja. Dakle, nakon samo 1,2 sekunde, čestice ubrzavaju u PSB-u do 91% brzine svjetlosti i dostižu energiju od 1,4 GeV, nakon čega ulaze u protonski sinhrotron (PS). PS je prečnika 628 metara i opremljen je sa 27 magneta za vođenje snopa čestica u kružnoj orbiti. Ovdje protoni čestica dostižu 26 GeV.

Pretposljednji prsten za ubrzavanje protona je superprotonski sinhrotron (SPS), čiji obim doseže 7 kilometara. Opremljen sa 1317 magneta, SPS ubrzava čestice do energije od 450 GeV. Nakon otprilike 20 minuta, protonski snop ulazi u glavni prsten - Veliki hadronski sudarač (LHC).

Ubrzanje i sudar čestica u LHC-u

Prijelazi između prstenova akceleratora odvijaju se kroz elektromagnetna polja koja stvaraju moćni magneti. Glavni prsten sudarača sastoji se od dvije paralelne linije u kojima se čestice kreću duž orbite prstena u suprotnom smjeru. Oko 10.000 magneta odgovorno je za održavanje kružne putanje čestica i njihovo usmjeravanje do tačaka sudara, od kojih su neki teški i do 27 tona. Da bi se izbjeglo pregrijavanje magneta, koristi se kolo helij-4, kroz koje protiče približno 96 tona tvari na temperaturi od -271,25 ° C (1,9 K). Protoni dostižu energiju od 6,5 TeV (tj. energiju sudara od 13 TeV), dok je njihova brzina 11 km/h manja od brzine svjetlosti. Tako, u sekundi, snop protona prođe kroz veliki prsten sudarača 11.000 puta. Prije nego što se čestice sudare, kružit će oko prstena 5 do 24 sata.

Do sudara čestica dolazi na četiri tačke u glavnom prstenu LHC-a, gdje se nalaze četiri detektora: ATLAS, CMS, ALICE i LHCb.

Detektori Velikog hadronskog sudarača

ATLAS (Toroidalni LHC APARAT)

je jedan od dva detektora opšte namene na Velikom hadronskom sudaraču (LHC). On istražuje širok spektar fizike, od potrage za Higgsovim bozonom do čestica koje bi mogle sačinjavati tamnu materiju. Iako ima iste naučne ciljeve kao i CMS eksperiment, ATLAS koristi drugačija tehnička rješenja i drugačiji dizajn magnetnog sistema.

Zrake čestica iz LHC-a sudaraju se u centru ATLAS detektora, stvarajući nadolazeće krhotine u obliku novih čestica koje lete iz tačke sudara u svim smjerovima. Šest različitih podsistema detekcije, raspoređenih u slojevima oko tačke udara, bilježe putanje, zamah i energiju čestica, omogućavajući im da budu pojedinačno identificirane. Ogroman sistem magneta savija puteve naelektrisanih čestica tako da se njihov impuls može izmeriti.

Interakcije u ATLAS detektoru stvaraju ogromnu količinu podataka. Za obradu ovih podataka, ATLAS koristi napredni sistem "okidača" da kaže detektoru koje događaje treba snimiti, a koje ignorisati. Zatim, da analiziramo registrovane događaje kolizije, složeni sistemi prikupljanje podataka i proračun.

Detektor je visok 46 metara i širok 25 metara, dok je njegova masa 7.000 tona. Ovi parametri čine ATLAS najvećim detektorom čestica ikada napravljenim. Nalazi se u tunelu na dubini od 100 m u blizini glavnog objekta CERN-a, u blizini sela Meyrin u Švicarskoj. Instalacija se sastoji od 4 glavne komponente:

• Unutrašnji detektor je cilindričan, unutrašnji prsten je udaljen samo nekoliko centimetara od ose prolaznog snopa čestica, a spoljni prsten je prečnika 2,1 metar i dužine 6,2 metra. Sastoji se od tri različita senzorska sistema uronjena u magnetsko polje. Interni detektor mjeri smjer, zamah i naboj električno nabijenih čestica proizvedenih u svakom sudaru protona i protona. Glavni elementi internog detektora su: detektor piksela (Pixel Detector), poluprovodnički sistem za praćenje (Semi-Conductor Tracker, SCT) i tragač tranzicionog zračenja (TRT).

• Kalorimetri mjere energiju koju čestica gubi dok prolazi kroz detektor. On apsorbira čestice koje se pojavljuju tokom sudara, čime fiksira njihovu energiju. Kalorimetri se sastoje od slojeva "upijajućeg" materijala visoke gustoće - olova, koji se naizmjenično sastoje od slojeva "aktivnog medija" - tekućeg argona. Elektromagnetski kalorimetri mjere energiju elektrona i fotona kada su u interakciji s materijom. Hadronski kalorimetri mjere energiju adrona tokom interakcije sa atomskim jezgrima. Kalorimetri mogu zaustaviti većinu poznatih čestica, osim miona i neutrina.

LAr (Liquid Argon Calorimeter) - ATLAS kalorimetar

• Mionski spektrometar - sastoji se od 4000 pojedinačnih mionskih komora koje koriste četiri različite tehnologije za identifikaciju miona i mjerenje njihovog momenta. Mioni obično prolaze kroz unutrašnji detektor i kalorimetar, pa je stoga potreban mionski spektrometar.

• ATLAS magnetni sistem savija čestice oko različitih slojeva detektorskih sistema, što olakšava praćenje tragova čestica.

Eksperiment ATLAS (februar 2012.) zapošljava više od 3.000 naučnika iz 174 institucije u 38 zemalja.

CMS (kompaktni mionski solenoid)

je detektor opšte namene na Velikom hadronskom sudaraču (LHC). Kao i ATLAS, ima širok program fizike, od proučavanja Standardnog modela (uključujući Higsov bozon) do traženja čestica koje bi mogle sačinjavati tamnu materiju. Iako ima iste naučne ciljeve kao eksperiment ATLAS, CMS koristi drugačija tehnička rješenja i drugačiji dizajn magnetnog sistema.

CMS detektor je izgrađen oko ogromnog solenoidnog magneta. To je cilindrični namotaj supravodljivog kabla koji generiše polje od 4 Tesla, otprilike 100.000 puta veće od magnetnog polja Zemlje. Polje je omeđeno čeličnim "jarmom", koji je najmasivnija komponenta detektora, čija je masa 14.000 tona. Kompletan detektor je dugačak 21 m, širok 15 m i visok 15 m. Postavka se sastoji od 4 glavne komponente:

• Magnet magnet je najveći magnet na svijetu, koji služi za savijanje putanje nabijenih čestica koje se emituju iz tačke udara. Izobličenje putanje omogućava razlikovanje pozitivno i negativno nabijenih čestica (jer se savijaju u suprotnim smjerovima), kao i mjerenje impulsa čija veličina ovisi o zakrivljenosti putanje. Ogromna veličina solenoida omogućava vam da postavite tragač i kalorimetre unutar zavojnice.
• Silikonski tragač - sastoji se od 75 miliona pojedinačnih elektronskih senzora raspoređenih u koncentričnim slojevima. Kada nabijena čestica proleti kroz slojeve tragača, ona prenosi dio energije svakom sloju, kombinirajući ove tačke sudara s različitim slojevima, omogućava vam da dalje odredite njegovu putanju.
• Kalorimetri - elektronski i hadronski, vidi ATLAS kalorimetri.
• Pod-detektori - omogućavaju vam da otkrijete mione. Predstavljen sa 1400 mionskih komora, koje su raspoređene u slojevima izvan zavojnice, naizmenično sa metalnim pločama „hamuta“.

CMS eksperiment je jedan od najvećih međunarodnih naučno istraživanje istorije, koji pohađa 4.300 ljudi: fizičara čestica, inženjera i tehničara, studenata i pomoćnog osoblja iz 182 institucije, 42 zemlje (februar 2014.).

ALICE (Eksperiment velikog ionskog sudarača)

- je detektor teških jona na prstenovima Velikog hadronskog sudarača (LHC). Dizajniran je za proučavanje fizike materije u jakoj interakciji pri ekstremnim gustoćama energije, gdje se formira faza materije koja se zove kvark-gluonska plazma.

Sva obična materija u svemiru danas je sastavljena od atoma. Svaki atom sadrži jezgro koje se sastoji od protona i neutrona (osim vodonika, koji nema neutrone), okruženo oblakom elektrona. Protoni i neutroni se pak sastoje od kvarkova povezanih s drugim česticama koje se nazivaju gluoni. Nijedan kvark nikada nije uočen u izolaciji: čini se da su kvarkovi, kao i gluoni, trajno povezani i zatvoreni unutar složenih čestica kao što su protoni i neutroni. Ovo se zove zatvaranje.

Sudari u LHC-u stvaraju temperature više od 100.000 puta toplije nego u centru Sunca. Kolajder obezbeđuje sudare između olovnih jona, stvarajući uslove slične onima koji su se desili neposredno nakon Velikog praska. U ovim ekstremnim uslovima, protoni i neutroni se "tope", oslobađajući kvarkove od njihovih veza sa gluonima. Ovo je kvark-gluonska plazma.

Eksperiment ALICE koristi detektor ALICE od 10.000 tona, dug 26 metara, visok 16 metara i širok 16 metara. Uređaj se sastoji od tri glavna seta komponenti: uređaja za praćenje, kalorimetara i detektora za identifikaciju čestica. Također je podijeljen na 18 modula. Detektor se nalazi u tunelu na dubini od 56 m ispod, u blizini sela Saint-Denis-Pouilly u Francuskoj.

U eksperimentu učestvuje više od 1.000 naučnika iz više od 100 instituta za fiziku u 30 zemalja.

LHCb (eksperiment ljepote velikog hadronskog sudarača)

Eksperiment istražuje male razlike između materije i antimaterije proučavajući vrstu čestice koja se naziva "kvark ljepote" ili "b-kvark".

Umjesto da okružuje cijelu tačku udara zatvorenim detektorom poput ATLAS-a i CMS-a, LHCb eksperiment koristi niz pod-detektora za detekciju pretežno naprijed čestica – onih koje su bile usmjerene naprijed kao rezultat sudara u jednom smjeru. Prvi poddetektor je instaliran blizu tačke sudara, a ostali jedan za drugim na udaljenosti od 20 metara.

Na LHC-u se stvara veliko mnoštvo različitih tipova kvarkova prije nego što se brzo raspadnu u druge oblike. Da bi se uhvatili b-kvarkovi, razvijeni su kompleksni detektori za praćenje kretanja za LHCb, koji se nalaze blizu kretanja snopa čestica kroz sudarač.

LHCb detektor od 5600 tona sastoji se od direktnog spektrometra i ravnih detektora. Dugačak je 21 metar, visok 10 metara i širok 13 metara i nalazi se 100 metara pod zemljom. Oko 700 naučnika sa 66 različitih instituta i univerziteta uključeno je u eksperiment LHCb (oktobar 2013.).

Ostali eksperimenti na sudaraču

Pored gore navedenih eksperimenata na Velikom hadronskom sudaraču, postoje još dva eksperimenta sa postavkama:

• LHCf (Veliki hadronski sudarač naprijed)- proučava čestice bačene naprijed nakon sudara snopa čestica. Oni imitiraju kosmičke zrake, koje naučnici proučavaju u sklopu eksperimenta. Kosmičke zrake su prirodno nabijene čestice iz svemira koje neprestano bombarduju Zemljinu atmosferu. Oni se sudaraju sa jezgrima u gornjoj atmosferi, uzrokujući kaskadu čestica koje dosežu nivo tla. Proučavanje kako sudari unutar LHC-a proizvode takve kaskade čestica pomoći će fizičarima da protumače i kalibriraju velike eksperimente kosmičkih zraka koji se mogu protegnuti na hiljade kilometara.

LHCf se sastoji od dva detektora koji su locirani duž LHC-a, na udaljenosti od 140 metara s obje strane ATLAS sudarske točke. Svaki od dva detektora težak je samo 40 kilograma i ima 30 cm dužine, 80 cm visine i 10 cm širine. U LHCf eksperimentu učestvuje 30 naučnika iz 9 instituta u 5 zemalja (novembar 2012).

• TOTEM (ukupni poprečni presjek, elastično raspršivanje i difrakcijska disocijacija)– eksperimentirajte s najdužom instalacijom na sudaraču. Njegova misija je proučavanje samih protona, preciznim mjerenjem protona proizvedenih sudarima pod malim uglom. Ovo područje je poznato kao pravac "naprijed" i nije dostupno drugim LHC eksperimentima. TOTEM detektori se protežu skoro pola kilometra oko CMS interakcijske tačke. TOTEM ima skoro 3.000 kg opreme, uključujući četiri nuklearna teleskopa, kao i 26 rimskih detektora za lonce. Potonji tip omogućava da detektori budu postavljeni što bliže snopu čestica. Eksperiment TOTEM uključuje oko 100 naučnika iz 16 instituta u 8 zemalja (avgust 2014.).

Zašto je potreban Veliki hadronski sudarač?

Najveća međunarodna naučna instalacija istražuje širok spektar fizičkih problema:

• Proučavanje vrhunskih kvarkova. Ova čestica nije samo najteži kvark, već i najteža elementarna čestica. Proučavanje svojstava top kvarka također ima smisla jer je to istraživački alat.
• Pretraga i proučavanje Higsovog bozona. Iako CERN tvrdi da je Higgsov bozon već otkriven (2012. godine), do sada se vrlo malo zna o njegovoj prirodi i dalja istraživanja bi mogla uneti više jasnoće u mehanizam njegovog rada.

• Proučavanje kvark-gluonske plazme. Kada se jezgra olova sudare velikom brzinom, ona se formira u sudaraču. Njegovo proučavanje može donijeti rezultate korisne kako za nuklearnu fiziku (poboljšanje teorije jakih interakcija) tako i za astrofiziku (proučavanje Univerzuma u njegovim prvim trenucima postojanja).
• Tražite supersimetriju. Ovo istraživanje ima za cilj da pobije ili dokaže "supersimetriju" - teoriju da svaka elementarna čestica ima težeg partnera, nazvanog "superčestica".
• Proučavanje foton-fotonskih i foton-hadronskih sudara. To će poboljšati razumijevanje mehanizama procesa takvih kolizija.
• Testiranje egzotičnih teorija. Ova kategorija zadataka uključuje najnetradicionalnije - "egzotične", na primjer, pretraživanje paralelnih univerzuma stvaranjem mini crnih rupa.

Osim ovih zadataka, postoje i mnogi drugi, čije će rješenje također omogućiti čovječanstvu da bolje razumije prirodu i svijet oko nas, što će zauzvrat otvoriti mogućnosti za stvaranje novih tehnologija.

Praktične prednosti Velikog hadronskog sudarača i fundamentalne nauke

Prije svega, treba napomenuti da fundamentalna istraživanja doprinose fundamentalnoj nauci. Primenom ovih znanja bavi se primenjena nauka. Segment društva koji nije svjestan prednosti fundamentalne nauke često ne doživljava otkriće Higgsovog bozona ili stvaranje kvark-gluonske plazme kao nešto značajno. Veza takvih studija sa životom obične osobe nije očigledna. Razmotrimo kratak primjer iz nuklearne energije:

1896. godine francuski fizičar Antoine Henri Becquerel otkrio je fenomen radioaktivnosti. Dugo se smatralo da je ona industrijska upotrebačovečanstvo neće uskoro proći. Samo pet godina prije lansiranja prvog nuklearni reaktor veliki fizičar Ernest Rutherford, koji je zapravo otkrio atomsko jezgro 1911. rekao da atomska energija nikada neće naći svoju upotrebu. Stručnjaci su uspjeli da preispitaju svoj stav prema energiji sadržanoj u jezgru atoma 1939. godine, kada su njemački naučnici Lisa Meitner i Otto Hahn otkrili da se jezgra uranijuma, kada su ozračena neutronima, dijele na dva dijela uz oslobađanje ogromne količine energija - Nuklearna energija.

I tek nakon ove posljednje karike u nizu fundamentalnih istraživanja, na scenu je stupila primijenjena nauka koja je na osnovu ovih otkrića izumila uređaj za generiranje nuklearne energije – atomski reaktor. Razmjeri otkrića mogu se procijeniti gledajući udio proizvodnje električne energije u nuklearnim reaktorima. Tako u Ukrajini, na primjer, 56% proizvodnje električne energije otpada na nuklearne elektrane, au Francuskoj 76%.

Sve nove tehnologije su zasnovane na određenim fundamentalnim znanjima. Evo još par kratkih primjera:

• Wilhelm Conrad Roentgen je 1895. primijetio da pod utjecajem rendgenskih zraka fotografska ploča potamni. Danas je radiografija jedna od najčešće korištenih studija u medicini, koja vam omogućava proučavanje stanja unutrašnjih organa i otkrivanje infekcija i otoka.
• Godine 1915. Albert Ajnštajn je predložio svoju. Danas se ova teorija uzima u obzir u radu GPS satelita, koji određuju lokaciju objekta s točnošću od nekoliko metara. GPS se koristi u mobilnim komunikacijama, kartografiji, praćenju vozila, ali prvenstveno u navigaciji. Greška satelita koji ne uzima u obzir opštu relativnost povećala bi se za 10 kilometara dnevno od trenutka lansiranja! A ako pješak može koristiti svoj um i papirnatu mapu, tada će se piloti aviona naći u teškoj situaciji, jer je nemoguće navigirati po oblacima.

Ako danas još nije pronađena praktična primjena otkrića koja su se dogodila na LHC-u, to ne znači da se naučnici "uzalud petljaju oko sudarača". Kao što znate, razuman čovjek uvijek ima namjeru da dobije maksimalnu praktičnu primjenu od raspoloživog znanja, pa će stoga znanje o prirodi, akumulirano u procesu istraživanja na LHC-u, prije ili kasnije sigurno naći svoju primjenu. Kao što je već gore pokazano, veza između fundamentalnih otkrića i tehnologija koje ih koriste ponekad ne može biti nimalo očigledna.

Na kraju, ističemo takozvana indirektna otkrića, koja nisu postavljena kao izvorni ciljevi studije. Oni su prilično česti, jer fundamentalna otkrića obično zahtijevaju uvođenje i korištenje novih tehnologija. Tako je razvoj optike dobio poticaj od fundamentalnih istraživanja svemira, zasnovanih na promatranjima astronoma kroz teleskop. U slučaju CERN-a, rođena je sveprisutna tehnologija - Internet, projekat koji je predložio Tim Berners-Lee 1989. kako bi se olakšalo pronalaženje podataka CERN-a.