Šta nas očekuje kada High-Luminosity LHC počne s radom 2030. godine?

Kada se govori o najvećem naučnom eksperimentu na svijetu, gotovo svi prvo pomisle na CERN i Veliki hadronski sudarač (Large Hadron Collider – LHC). Upravo zahvaljujući ovom akceleratoru 2012. godine potvrđeno je postojanje Higgsovog bozona, čime je upotpunjen Standardni model fizike čestica.

Međutim, naučnici smatraju da je to tek početak. Zato je u toku najveća nadogradnja LHC-a od njegovog puštanja u rad. Cilj je izgraditi novu verziju akceleratora pod nazivom High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC), koja bi trebala početi s radom oko 2030. godine.

Šta je zapravo High-Luminosity LHC?

Na prvi pogled moglo bi se pomisliti da će novi akcelerator biti mnogo snažniji. Međutim, energija sudara ostat će približno ista – oko 14 teraelektronvolti (TeV).

Najveća promjena odnosi se na takozvanu luminoznost, odnosno broj sudara koji će se dogoditi u jednoj sekundi.

Zahvaljujući novim supravodljivim magnetima, naprednijim fokusirajućim sistemima i modernizovanim detektorima, HL-LHC će proizvesti čak deset puta više sudara nego današnji LHC.

Zašto je važan veći broj sudara?

Zamislite da želite pronaći jednu posebnu školjku na ogromnoj plaži. Ako pregledate stotinu školjki, male su šanse da ćete je pronaći. Međutim, ako pregledate deset miliona školjki, vjerovatnoća postaje mnogo veća.

Isto vrijedi i u fizici čestica. Neke čestice nastaju izuzetno rijetko. Što je više sudara protona, to su veće šanse da fizičari uoče nove procese koji do sada nisu bili vidljivi.

Šta bi fizičari mogli otkriti?

Iako niko ne može sa sigurnošću predvidjeti buduća otkrića, naučnici imaju nekoliko velikih ciljeva.

Preciznije proučiti Higgsov bozon i njegove osobine.
Potražiti tragove tamne materije.
Ispitati postojanje novih elementarnih čestica.
Testirati teorije koje proširuju Standardni model.
Pokušati objasniti zašto u svemiru dominira materija nad antimaterijom.

Svako od ovih otkrića moglo bi promijeniti naše razumijevanje prirode.

Kako izgleda jedan sudar protona?

Protoni se ubrzavaju gotovo do brzine svjetlosti i kreću u suprotnim smjerovima kroz kružni tunel dug 27 kilometara. Kada se sudare, dio njihove energije pretvara se u nove čestice, u skladu s Einsteinovom poznatom jednačinom:

E = mc²

Detektori poput ATLAS-a i CMS-a bilježe milijarde podataka svake sekunde. Računari zatim analiziraju rezultate kako bi izdvojili rijetke događaje koji bi mogli ukazivati na novu fiziku.

Može li HL-LHC otkriti novu fiziku?

To je upravo ono čemu se naučnici najviše nadaju.

Standardni model izuzetno uspješno opisuje poznate elementarne čestice, ali ne objašnjava mnoge pojave, poput tamne materije, tamne energije ili gravitacije na kvantnom nivou.

Ako HL-LHC otkrije čak i malo odstupanje od predviđanja Standardnog modela, to bi mogao biti prvi korak prema potpuno novoj teoriji fizike.

Zašto je ovo važno i za učenike?

Mnoge teme koje učenici uče u školi – energija, elektromagnetizam, magnetna polja, relativnost i atomska fizika – predstavljaju temelje tehnologije koja omogućava rad najvećeg akceleratora čestica na svijetu.

Zbog toga CERN nije samo mjesto gdje rade vrhunski naučnici. On pokazuje kako znanje iz fizike vodi do novih otkrića, razvoja tehnologije i boljeg razumijevanja svemira.

Pogled u budućnost

Kada High-Luminosity LHC počne s radom oko 2030. godine, čovječanstvo će imati najprecizniji instrument za istraživanje elementarnih čestica ikada napravljen.

Možda neće odmah donijeti spektakularno otkriće, ali će omogućiti prikupljanje ogromne količine podataka koji bi mogli odgovoriti na neka od najvećih pitanja moderne fizike.

Svaki novi sudar protona predstavlja novu priliku da otkrijemo nešto što do sada nismo znali o Univerzumu.

Želite saznati više?

Na fizika.ba redovno objavljujemo zanimljive članke iz astronomije, kvantne fizike, moderne fizike i naučnih otkrića, prilagođene učenicima, studentima i svim ljubiteljima nauke.

Izvori

CERN – High-Luminosity LHC Project: https://hilumilhc.web.cern.ch/
CERN – HiLumi LHC (Official): https://home.cern/science/accelerators/hilumi-lhc/
CERN – The High-Luminosity Large Hadron Collider (Media Kit): https://home.cern/press/media-kits/hl-lhc/
CERN – The HL-LHC Project: https://hilumilhc.web.cern.ch/content/hl-lhc-project
High-Luminosity Large Hadron Collider – Technical Design Report (CERN): https://cds.cern.ch/record/2284929