Ο Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων (LHC) είναι ένα θαύμα της σύγχρονης φυσικής των σωματιδίων που έχει επιτρέψει στους ερευνητές να βάλουν τα βάθη της πραγματικότητας. Η προέλευσή του εκτείνεται μέχρι το 1977, όταν ο Sir John Adams, πρώην διευθυντής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN), πρότεινε την κατασκευή ενός υπόγειου τούνελ που θα μπορούσε να φιλοξενήσει έναν επιταχυντή σωματιδίων ικανό να φτάσει σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, 2015 από τον φυσικό Thomas Schörner-Sadenius.
Το έργο εγκρίθηκε επίσημα είκοσι χρόνια αργότερα, το 1997, και η κατασκευή άρχισε σε ένα δακτύλιο μήκους 16,5 μιλίων (27 χλμ.) Που πέρασε κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα ικανά να επιταχύνουν τα σωματίδια έως 99,99 τοις εκατό την ταχύτητα του φωτός και να τα σπάσουν μαζί. Μέσα στον δακτύλιο, 9.300 μαγνήτες οδηγούν πακέτα φορτισμένων σωματιδίων σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις με ρυθμό 11.245 φορές το δευτερόλεπτο, τελικά τους φέρνουν μαζί για μια κεφαλής σύγκρουση. Η εγκατάσταση είναι ικανή να δημιουργεί περίπου 600 εκατομμύρια συγκρούσεις κάθε δευτερόλεπτο, εκπέμποντας απίστευτες ποσότητες ενέργειας και, κάθε φορά σε μια στιγμή, ένα εξωτικό βιταμίνη που δεν έχει δει ποτέ. Ο LHC λειτουργεί σε ενέργειες 6,5 φορές υψηλότερες από τον προηγούμενο επιταχυντή σωματιδίων που κρατά ρεκόρ, τον τερματισμό λειτουργίας του Tevatron της Fermilab στις Η.Π.Α.
Ο LHC δαπάνησε συνολικά 8 δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή, από τα οποία 531 εκατομμύρια δολάρια προέρχονταν από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Περισσότεροι από 8.000 επιστήμονες από 60 διαφορετικές χώρες συνεργάζονται στα πειράματά του. Ο επιταχυντής ενεργοποίησε πρώτα τις δέσμες του στις 10 Σεπτεμβρίου 2008, συγκρουόμενο σωματίδια σε μόλις δέκα εκατομμύρια από την αρχική του ένταση σχεδιασμού.
Πριν ξεκινήσει τη λειτουργία του, κάποιοι φοβήθηκαν ότι ο νέος θρυμματιστής θα καταστρέψει τη Γη, ίσως δημιουργώντας μια μαύρη τρύπα που καταναλώνει. Αλλά οποιοσδήποτε αξιόπιστος φυσικός θα έλεγε ότι τέτοιες ανησυχίες είναι αβάσιμες.
"Ο LHC είναι ασφαλής και κάθε πρόταση που μπορεί να παρουσιάσει κίνδυνο είναι καθαρή μυθοπλασία", δήλωσε στο παρελθόν ο γενικός διευθυντής του CERN, Robert Aymar, στο LiveScience.
Αυτό δεν σημαίνει ότι η εγκατάσταση δεν θα μπορούσε να είναι επιβλαβής αν χρησιμοποιηθεί ακατάλληλα. Εάν έπρεπε να σας κολλήσει το χέρι στη δέσμη, η οποία επικεντρώνει την ενέργεια ενός φορέα αεροσκάφους σε κίνηση κάτω από ένα πλάτος μικρότερο από ένα χιλιοστό, θα έκανε μια τρύπα μέσα από αυτό και στη συνέχεια η ακτινοβολία στη σήραγγα θα σας σκότωνε.
Πρωτοποριακή έρευνα
Τα τελευταία 10 χρόνια, ο LHC έχει συνθλίψει τα άτομα μαζί για τα δύο κύρια πειράματά του, το ATLAS και το CMS, τα οποία λειτουργούν και αναλύουν τα δεδομένα τους χωριστά. Αυτό είναι να διασφαλιστεί ότι καμία συνεργασία δεν επηρεάζει το άλλο και ότι κάθε μία παρέχει έλεγχο στο πείραμα αδελφών τους. Τα όργανα έχουν δημιουργήσει περισσότερες από 2.000 επιστημονικές εργασίες σε πολλούς τομείς της θεμελιώδους φυσικής των σωματιδίων.
Στις 4 Ιουλίου 2012, ο επιστημονικός κόσμος παρακολούθησε με απότομη αναπνοή, καθώς οι ερευνητές του LHC ανακοίνωσαν την ανακάλυψη του μποζόνιο Higgs, το τελικό κομμάτι του παζλ σε μια πεντηκοσχενική θεωρία που ονομάζεται Βασικό μοντέλο φυσικής. Το πρότυπο μοντέλο προσπαθεί να λογοδοτήσει για όλα τα γνωστά σωματίδια και δυνάμεις (εκτός από τη βαρύτητα) και τις αλληλεπιδράσεις τους. Πίσω το 1964, ο βρετανός φυσικός Peter Higgs έγραψε ένα χαρτί για το σωματίδιο που φέρει τώρα το όνομά του, εξηγώντας πώς εμφανίζεται η μάζα στο σύμπαν.
Το Higgs είναι στην πραγματικότητα ένα πεδίο που διαπερνά όλο το χώρο και σέρνει σε κάθε σωματίδιο που κινείται μέσα από αυτό. Μερικά σωματίδια περνούν πιο αργά μέσω του πεδίου και αυτό αντιστοιχεί στη μεγαλύτερη μάζα τους. Το μποζόνιο Higgs είναι μια εκδήλωση αυτού του πεδίου, την οποία οι φυσικοί ακολουθούσαν για μισό αιώνα. Ο LHC κατασκευάστηκε ρητά για να συλλάβει τελικά αυτό το αδύνατο λατομείο. Τελικά, διαπιστώνοντας ότι το Higgs είχε 125 φορές τη μάζα ενός πρωτονίου, και ο Peter Higgs και ο Βέλγος θεωρητικός φυσικός Francois Englert απονεμήθηκαν το βραβείο Νόμπελ το 2013 για να προβλέψουν την ύπαρξή του.
Ακόμα και με το χέρι Higgs, οι φυσικοί δεν μπορούν να ξεκουραστούν επειδή το Standard Model εξακολουθεί να έχει μερικές τρύπες. Για ένα, δεν ασχολείται με τη βαρύτητα, η οποία καλύπτεται κυρίως από τις θεωρίες σχετικότητας του Αϊνστάιν. Δεν εξηγεί επίσης γιατί το σύμπαν είναι κατασκευασμένο από ύλη και όχι αντιύλη, το οποίο θα έπρεπε να έχει δημιουργηθεί σε ίσα ποσά στην αρχή του χρόνου. Και είναι απόλυτα σιωπηλό στη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, που δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί όταν δημιουργήθηκε για πρώτη φορά.
Πριν από την ενεργοποίηση του LHC, πολλοί ερευνητές θα είχαν πει ότι η επόμενη μεγάλη θεωρία είναι η γνωστή ως υπερσυμμετρία, η οποία προσθέτει παρόμοιους, αλλά πολύ πιο μαζικούς, δίδυμους εταίρους σε όλα τα γνωστά σωματίδια. Ένας ή περισσότεροι από αυτούς τους βαριούς συνεργάτες θα μπορούσαν να είναι ένας τέλειος υποψήφιος για τα σωματίδια που σχηματίζουν σκοτεινή ύλη. Και η υπερσυμμετρία αρχίζει να παίρνει μια λαβή στη βαρύτητα, εξηγώντας γιατί είναι τόσο πιο αδύναμη από τις άλλες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις. Πριν από την ανακάλυψη του Higgs, μερικοί επιστήμονες ελπίζουν ότι το μποζόν θα καταλήξει να είναι ελαφρώς διαφορετικό από αυτό που προέβλεπε το πρότυπο μοντέλο, υπονοώντας τη νέα φυσική.
Όταν όμως ο Higgs εμφανίστηκε, ήταν απίστευτα φυσιολογικό, ακριβώς στη μαζική εμβέλεια όπου το Standard Model είπε ότι θα ήταν. Ενώ αυτό είναι ένα μεγάλο επίτευγμα για το Πρότυπο Μοντέλο, έχει αφήσει τους φυσικούς χωρίς καμιά καλή οδηγεί να συνεχιστεί. Κάποιοι έχουν αρχίσει να μιλάνε για τις χαμένες δεκαετίες που κυριάρχησαν τις θεωρίες που ακούγονται καλά στο χαρτί αλλά φαίνεται να μην αντιστοιχούν σε πραγματικές παρατηρήσεις. Πολλοί ελπίζουν ότι οι επόμενες αναμετρήσεις δεδομένων του LHC θα βοηθήσουν στην εκκαθάριση κάποιου από αυτό το χάος.
Το LHC έκλεισε τον Δεκέμβριο του 2018 για να περάσει από δύο χρόνια αναβαθμίσεων και επισκευών. Όταν έρθει ξανά σε απευθείας σύνδεση, θα είναι σε θέση να σπάσει τα άτομα μαζί με μια μικρή αύξηση της ενέργειας, αλλά σε διπλάσιο του αριθμού των συγκρούσεων ανά δευτερόλεπτο. Αυτό που θα βρει τότε είναι να υποθέσει κανείς. Υπάρχει ήδη λόγος για έναν ακόμη πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων για την αντικατάστασή του, που βρίσκεται στην ίδια περιοχή, αλλά τέσσερις φορές το μέγεθος του LHC. Η τεράστια αντικατάσταση θα μπορούσε να πάρει 20 χρόνια και 27 δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή.
