Velký hadronový urychlovač

Jak to funguje

LHC ionizuje atomy vodíku, aby získal jejich protony. Atom vodíku se skládá pouze z jednoho protonu a jednoho elektronu. Při ionizaci atomů se odebírá jeden elektron, čímž atomy získávají čistý kladný náboj. Vodíkové protony jsou pak pomocí elektromagnetů směrovány přes kruh. Aby byly magnety dostatečně silné, musí být velmi chladno. Vnitřek tunelu je chlazen kapalným heliem. Udržují teplotu těsně nad absolutní nulou. Protony do sebe narážejí rychlostí blízkou rychlosti světla a pomocí E=mc2 se přeměňují na energii. Ta se pak obrátí a vytvoří hmotu. V místě srážky jsou čtyři vrstvy detektorů. Výbuch prochází každou vrstvou a každý detektor zaznamenává jinou fázi reakce.

Při vzájemném nárazu částic se jejich energie přemění na mnoho různých částic a citlivé detektory sledují vzniklé částice. Pečlivým zkoumáním dat z detektorů mohou vědci studovat, z čeho se částice skládají a jak na sebe vzájemně působí. To je jediný způsob, jak některé částice detekovat, protože k jejich vzniku je zapotřebí velmi vysoká energie. Srážky částic na urychlovači LHC mají potřebnou energii.

LHC má tři hlavní části. Je to urychlovač částic, čtyři detektory a mřížka. Urychlovač vytváří srážky, ale jejich výsledky nelze přímo pozorovat. Detektory je přeměňují na použitelná data a posílají je do Gridu. Grid je počítačová síť, kterou vědci používají k interpretaci dat. V 36 různých zemích je 170 míst, která jsou zaplněna běžnými stolními počítači. Všechny tyto počítače jsou propojeny a společně fungují jako superpočítač. Síť LHC je považována za nejvýkonnější superpočítač, jaký byl kdy postaven. Počítače sdílejí výpočetní výkon a prostor pro ukládání dat.

Síť je velmi výkonná, ale je schopna pojmout jen asi jedno procento dat, která obdrží z detektorů. Její omezení motivovala pokusy o vytvoření kvantových počítačů, které by mohly využít toho, co nás LHC naučil o kvantové mechanice, k vytvoření rychlejších počítačů.

Vědci použili LHC k nalezení Higgsova bosonu, částice, jejíž existenci předpovídá standardní model.

Někteří lidé se domnívali, že by LHC mohl vytvořit černou díru, což by bylo velmi nebezpečné. Existují dva důvody, proč se neobávat. Prvním je, že LHC neudělal nic, co by neudělalo kosmické záření, které na Zemi dopadá každý den, a toto záření nevytváří černé díry. Druhým důvodem je, že i kdyby LHC černé díry vytvářel, byly by velmi malé. Čím menší černá díra je, tím kratší je její životnost. Velmi malé černé díry by se vypařily dříve, než by mohly ublížit lidem.

LHC byl poprvé použit 10. září 2008, ale nefungoval, protože se porouchal chladicí systém. Magnety, které pomáhají pohybovat nabitými částicemi, musí být chladné. Porucha způsobila zřícení části zařízení. Laboratoř byla na zimu uzavřena a urychlovač byl znovu použit až v listopadu 2009. Během jeho opravy vědci využívali Tevatron k hledání Higgsova bosonu. Když byl LHC v listopadu 2009 znovu spuštěn, stanovil nový rychlostní rekord urychlením protonů na 1,18 TeV (teraelektronvoltů neboli bilionů elektronvoltů). Dne 30. března 2010 vytvořil LHC srážku při energii 3,5 TeV.