Wielki Zderzacz Hadronów i pytania o wszechświat

CERN

CMS ma identyczne zadania co ATLAS, jednak różni się od niego budową i zastosowanymi rozwiązaniami technicznymi. Jest sporo mniejszy od urządzenia ATLAS, gdyż jego wymiary wynoszą "zaledwie" 21x15x15 metrów, ale waży za to 12 500 ton. Polacy biorą udział w pracach nad CMS.

Ostatnie z dużych eksperymentów, LHCb, ma badać widoczną asymetrię pomiędzy materią i antymaterią, którą obserwujemy w cząsteczkach zawierających kwark b. LHCb być może pozwoli odpowiedzieć na pytanie, dlaczego wszechświat jest zbudowany z materii. Polacy również biorą udział i w tym eksperymencie.

W dwóch mniejszych eksperymentach polskie instytuty naukowe nie biorą udziału.

LHCf bada cząstki, które powstają blisko miejsca kolizji. Uczeni chcą się w ten sposób dowiedzieć czegoś więcej o energii cząstek i w ten sposób zbadać promieniowanie kosmiczne o wysokiej energii. Dwa detektory LHCf znajdują się w po dwóch stronach miejsca, w którym stoi ATLAS w odległości 140 metrów od niego. Każdy z nich to maleństwo o wymiarach 30x10x10 centymetrów i wadze 40 kilogramów.

Znacznie większy jest TOTEM, za pomocą którego naukowcy chcą poznać kolejne sekrety protonów. Detektory urządzenia, którego łączna długość wynosi 440 metrów, a waga to 20 ton znajdują się w 8 komorach próżniowych umieszczonych parami w pobliżu miejsca zderzeń przy akceleratorze CMS.

Fabryka danych

Ogólna liczba najróżniejszego rodzaju czujników wchodzących w skład LHC wynosi 150 milionów. Informacje są przekazywane 40 milionów razy na sekundę. W ciągu sekundy cztery główne instrumenty naukowe dostarczą 690 megabajtów danych. Najwięcej, bo 320 MB/s "wyprodukuje" ATLAS. Kolejnym pod względem wydajności będzie CMS (220 MB/s), później ALICE (100 MB/s) i LHCb (50 MB/s).

Całoroczna "produkcja" informacji LHC wyniesie imponujące 15 petabajtów, czyli 15 milionów gigabajtów. Dane będą analizowane przez tysiące naukowców z całego świata. Na ich potrzeby powstał Grid, o którym już wcześniej pisaliśmy.

Banalne finanse

Uruchomienie LHC dwukrotnie zwiększy zapotrzebowanie CERN-u na prąd. Wielki Zderzacz Hadronów będzie potrzebował 120 megawatów mocy. Jako, że w ciągu roku urządzenie ma pracować średnio przez 270 dni, gdyż na zimę będzie wyłączane, przewidywane zużycie energii w roku 2009 wyniesie 800 000 megawatogodzin. Roczny koszt pracy LHC wyniesie około 19 milionów euro. Pieniądze te pochodzą przede wszystkim z francuskiego przedsiębiorstwa EDF. Gdyby ich zabrakło, LHC zostanie dofinansowany przez szwajcarskie EOS i SIG.

Czy coś nam grozi?

Wbrew alarmistycznym plotkom, w LHC nie powstanie czarna dziura, która pochłonie Ziemię. Wielkie czarne dziury powstają w wyniku zapadnięcia się masywnych gwiazd. Im bardziej masywna jest gwiazda, tym silniej oddziałuje na otaczającą ją materię. Jak pamiętamy energia cząsteczek będzie podobna energii lecącego komara. Jeśli w LHC będą powstawały czarne dziury to będą one naprawdę mikroskopijne. Nie ma powodów, by uważać, że mogą one zagrozić naszej planecie. Energia promieniowania kosmicznego jest bowiem znacznie wyższa, niż cząstek w LHC, a skoro Ziemia ciągle istnieje oznacza to, że ewentualne czarne dziury są zbyt małe, by nam zaszkodzić.

Ludziom nie zagraża też promienowanie emitowane przez LHC. Oczywiście w pewnym punktach tunelu akceleratora może być ono dość wysokie. Dlatego też wstęp do tuneli będą miały tylko autoryzowane osoby, które zostaną tam wpuszczone po uprzednim zmierzeniu poziomu radioaktywności i zabezpieczeniu się. Wielki Zderzacz Hadronów korzysta z całego systemu pasywnych i aktywnych systemów ochrony przed radiacją. Ponadto znajduje się na znacznej głębokości. Badania wykazały, że dawka emitowanego przezeń promieniowania nie przekroczy 10 mSv/rok. To 10-krotnie mniej, niż wchłoniemy lecąc samolotem z Europy do USA i z powrotem.

Boska cząsteczka

Bozony Higgsa, jeśli w ogóle istnieją, nie zostaną znalezione od razu. Prawdopodobnie są to bowiem tak ulotne cząstki, że dostateczna ilość danych, na podstawie których będzie można przekonać się o ich istnieniu, zostanie zgromadzona dopiero po 2-3 latach pracy LHC.

Niezależnie jednak od tego, co o bozonach Higgsa powie nam Wielki Zderzacz Hadronów, już teraz można stwierdzić, że nasza wiedza znacznie się dzięki niemu poszerzy.

1 2 3

Wielki Zderzacz Hadronów LHC akcelerator cząstek CERN ALICE CMS ATLAS LHCb LHCf TOTEM bozon Higgsa boska cząsteczka