Znanstveni radovi

LHC je u završnoj fazi izgradnje i puštanja u rad, uz neke dijelove već ohlađene na njihovu konačnu radnu temperaturu od oko 2 K. Kada se aktivira, teorija je da će ubrzivač proizvoditi Higgsovu česticu – koja tvari dodjeljuje njezinu masu i čije bi otkrivanje pomoglo razjašnjavanju Velikog praska, crnih rupa i još mnogo teorija u fizici.

Proteklo je već gotovo 30 godina otkako se javila prva zamisao o LHC-u, a 13 otkako je tom projektu stoljeća odobreno više od šest milijardi eura. Sudaranje prvih čestica planiralo se za studeni 2007, međutim početak je odgođen za lipanj ova godine. Očekivanja su prilično velika: istraživači računaju da će nastupiti „dramatične promjene u razumijevanju arhitekture stvarnosti“. Oko 10000 znanstvenika diljem svijeta ukljičeno je u skrb o golemom stroju. Nižu se konferencije i dogovaranja. Iz Japana, Rusije, Njemačke, SAD-a i mnogih drugih zemalja stižu komponente divovskog detektora koji će služiti za mjerenje krhotina nastalih nakon sraza; stižu fizičari da bi instalirali pojedine komponente.

Svi su prožeti entuzijazmom: „Ubrzivačem činimo takav zamah da ćemo daleko nadmašiti već postojeća slična postrojenja.“ Ubrzivačem će znanost stupiti, recimo, na novo područje energije kojom će se čestice sudarati. Ta je energija sedam puta veća u odnosu na onu postignutu u dosad najsnažnijem akceleratorskom prstenu – Tevatronu u američkoj državi Illinois. Strahovita koncentracija energije oponaša odnose koji su postojali u vrlo kratkom djeliću sekunde nakon velikog praska.

Zbog toga LHC ne djeluje samo kao mikroskop koji razlučuje ultramale strukture nego i kao neka vrsta vremenskog stroja koji će zaviriti u početak nastanka svijeta. Povrh toga, LHC radi sa 100 puta gušćim snopom čestica (fizičari ovdje uvode pojam luminoznost) od onoga koji rabe stariji ubrzivači. Po 300 bilijuna protona, razdijeljenih u 3000 paketa, s međusobnim razmakom od 7,5 metara juri u oba smjera kroz prsten, putanje im se presijecaju na četiri mjesta na kojima onda dolazi do sudara protona.

Što je tih 100 milijardi upakiranih čestica jače zbijeno, to će u sjecištu snopova biti veća količina podataka. Zato su fizičari rijetko zadovoljni postignutom luminoznošću. Ali prognoziraju da će vrijedost koju će dobiti pomoću LHC-a biti dovoljno velika „da se ugledaju neviđene stvari“.

Da bi postigli zacrtani učinak, morali su se znanstvenici i inženjeri uhvatiti u koštac i s razvojem sasvim nove tehnike. Pri čemu se doista kao heraklovski izazov pokazala konstrukcija komponenata prstena za ubrzavanje: snažni magneti koji služe tome da prisile čestice na kruženje kroz prsten. Tomu su prethodile posebno duge pripreme koje su protekle s dosta teškoća, pa se prije pet godina još nije mogle sa sigurnosti tvrditi da će projekt biti uspješno završen.

Za održavanje protona na putanji dok prolijeću gotovo svjetlosnom brzinom potrebna su snažna magnetska polja. Ona preuzimaju sličnu ulogu koju imaju lanci vrtuljka dok drže sjedala: Svojim se djelovanjem suprotstavljaju nastojanju čestice da napusti kružnu putanju. U prstenu LHC-a u ulozi „okova za protone“ magnetsko je polje čija je jakost oko 180.000 puta veća od jakosti Zemljina magnetskog polja. Ili izraženo rječnikom fizike: jakost mu je osam tesla. Planerima je od početka bilo jasno „da takvo što nije ostvarivo konvencionalnim magnetima“.

Rješenje je „supravodljivost“: određeni materijali (CERN se opredijelio za leguru niobij-titanija) gube na niskim temperaturama električni otpor. Jednom dovedena električna energija protječe dalje bez gubitaka. Tako je moguće postići velike jakosti toka struje, koje opet stvaraju jaka magnetska polja. No to je izvedivo jedino pri minus 271,3 Celzijeva stupnja. Čak su i u crnim dubinama svemira temperature nešto više od te. Već održavanje ultraniske temperature divovskog magnetskog prstena – pomoću tekućeg helija – predstavlja grandiozno tehničko dostignuće. Tako se CERN može pohvaliti najvećim hladnjakom ikad izgrađenim na Zemlji. Cilj je, međutim, da se kroz ledenu šupljinu provede ekstremno vruć objekt koji ne smije dotaknuti njezine stijenke. Snop protona u kojem se skriva golema količina energije iznimno je vruć. Kod takvih postrojenja koja se pri radu dotiču granica tehničkih mogućnosti nužna je najveća moguća preciznost. Jer i već najmanji propust može značiti katastrofu.

Budući da je manevriranje 27-metarskom prikolicom problematično – u tunelu je pokraj već instaliranih rashladnih cjevovoda i komponenata LHC-a ostao slobodan prolaz od samo 1,35 metara – iznimno uskim vozilom upravlja se automatski, preko bijele pruge na tlu. Ipak za upravlječem mora biti čovjek, u slučaju da bude potrebno da preuzme uprabljanje vozilom.