Велики хадронски сударач окреће 10 година: Ево зашто је важније од икада

Десет година! Десет година од почетка рада за Велики хадронски сударач (ЛХЦ), један од најсложенијих машина икада створених. ЛХЦ је највећи акцелератор честица на свету, закопан 100 метара испод француске и швајцарске околине са обимом од 17 миља.

10. септембра 2008. године, протони, центар водониковог атома, су по први пут кружили око ЛХЦ акцелератора. Међутим, узбуђење је било краткотрајно јер је 22. септембра дошло до инцидента који је оштетио више од 50 ЛХЦ-ових више од 6.000 магнета - који су критични за одржавање протона који путују на њиховој кружној путањи. Поправци су трајали више од годину дана, али је у марту 2010. ЛХЦ почео да судара протоне. ЛХЦ је крунски драгуљ ЦЕРН-а, европске лабораторије за физику честица која је основана након Другог светског рата као начин да се поново уједини и обнови наука у ратом разореној Европи. Сада тамо учествују научници са шест континената и 100 земаља.

Можда се питате шта ЛХЦ ради и зашто је то велика ствар. Велика питања. ЛХЦ скупља двије греде протона заједно на највишим енергијама икад постигнутим у лабораторији. Шест експеримената који се налазе око прстена од 17 миља проучавају резултате ових судара са масивним детекторима изграђеним у подземним пећинама. То је оно што, али зашто? Циљ је да се схвати природа најосновнијих грађевинских блокова универзума и како они међусобно дјелују. То је основна наука.

ЛХЦ није разочарао.Једно од открића направљених са ЛХЦ-ом укључује дуго тражени Хигсов бозон, који је 1964. године предвидио научници који су радили на комбиновању теорија две фундаменталне силе природе.

Радим на једном од шест ЛХЦ експеримената - експерименту компактног муонског соленоида који је дизајниран да открије Хигсов бозон и тражи знакове претходно непознатих честица или сила. Моја установа, Државни универзитет Флориде, придружила се Цомпацт Муон Соленоид сарадњи 1994. године, када сам био млади студент у другој школи радећи на другом експерименту у другој лабораторији. Планирање ЛХЦ-а датира из 1984. године. ЛХЦ је тешко градити и скупо - 10 милијарди еура - и требало му је 24 године да се реализује. Сада славимо 10 година од када је ЛХЦ почео са радом.

Открића из ЛХЦ-а

Најзначајније откриће које је до сада дошао из ЛХЦ-а је откриће Хигсовог бозона 4. јула 2012. године. Најава је направљена у ЦЕРН-у и освојила публику широм свијета. У ствари, моја супруга и ја смо је гледали путем вебцаст-а на нашем великом ТВ екрану у нашој дневној соби. Пошто је најава била у 3 сата ујутро по Флориди, отишли ​​смо на палачинке у ИХОП како бисмо након тога прославили.

Хигсов бозон је био последњи преостали део онога што називамо стандардним моделом физике честица. Ова теорија покрива све познате фундаменталне честице - њих 17 - и три од четири силе кроз које оне интерагују, иако гравитација још није укључена. Стандардни модел је невероватно добро тестирана теорија. Два од шест научника који су развили дио стандардног модела који предвиђа Хиггсов бозон освојио је Нобелову награду 2013. године.

Често ме питају, зашто настављамо са експериментима, разбијајући протоне заједно, ако смо већ открили Хиггсов бозон? Зар нисмо завршили? Па, има још много тога да се схвати. Постоји низ питања на која стандардни модел не одговара. На пример, студије галаксија и других великих структура у свемиру указују да постоји много више материје него што посматрамо. Ту тамну ствар зовемо јер је не видимо. Најчешће објашњење до сада је да је тамна материја направљена од непознате честице. Физичари се надају да ће ЛХЦ бити у стању да произведе ову мистериозну честицу и да је проучи. То би било невероватно откриће.

Само прошле недеље, АТЛАС и Цомпацт Муон Соленоид сарадња су најавили прво посматрање Хиггсовог бозона који пропада или се распада у доње кваркове. Хигсов бозон се распада на много различитих начина - неки ријетки, неки уобичајени. Стандардни модел предвиђа колико често се дешава свака врста пропадања. Да бисмо у потпуности тестирали модел, треба да посматрамо све предвиђене пропадања. Наше недавно запажање је у складу са стандардним моделом - још један успех.

Још питања, више одговора

Постоји много других загонетки у свемиру и ми можемо захтевати нове теорије физике да објаснимо такве феномене - као што је асиметрија материје / анти-материје да објасни зашто универзум има више ствари него анти-материја, или хијерархијски проблем да би разумио зашто гравитација је толико слабија од других сила.

Али за мене је потрага за новим, необјашњивим подацима важна, јер сваки пут када физичари мисле да смо све то схватили, природа пружа изненађење које води ка дубљем разумијевању нашег свијета.

ЛХЦ наставља да тестира стандардни модел физике честица. Научници воле када теорија одговара подацима. Али ми обично учимо више када не знају. То значи да не разумијемо у потпуности шта се догађа. А то је, за многе од нас, будући циљ ЛХЦ-а: да открије доказе о нечему што не разумијемо. Постоје хиљаде теорија које предвиђају нову физику коју нисмо посматрали. Који су у праву? Потребно нам је откриће да би сазнали да ли је било шта тачно.

ЦЕРН планира наставити ЛХЦ операције дуго времена. Планирамо надоградњу акцелератора и детектора како би се омогућило да пролази кроз 2035. Није јасно ко ће се прво повући, ја или ЛХЦ. Пре десет година смо нестрпљиво чекали прве греде протона. Сада смо заузети проучавањем богатства података и надамо се изненађењу које нас води новим путем. Ево како се радујемо наредних 20 година.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Тодда Адамса. Прочитајте оригинални чланак овде.