LHC startavo (Video)
|
LHC viename iš tunelių
©CERN Šiandien, maždaug pusė vienuoliktos Lietuvos laiku paleistas brangiausias ir didžiausias žmonijos techninis projektas - galingiausias pasaulyje dalelių greitintuvas (Large Hadron Collider — LHC). Sistema įsijungta maždaug 10 valandą ryto (Lietuvos laiku), o po pusvalandžio visu požeminiu kanalu sėkmingai praskriejo pirmasis protonų srautas. Mokslininkai, stebėję šias jaudinančias akimirkas sveikino greitintuvo paleidimą. „Pagaliau tai įvyko. Greitintuvas buvo paleistas sklandžiai“, – po to, kai protonų srautas aplėkė pirmąjį ratą tunelyje, BBC sakė projekto vadovas Lynas Evansas. Greitintuvo paleidimą stebėjo ir Lietuvos mokslininkai bei žiniasklaida. „Paleidimas vyksta keliais etapais ir jis jau prasidėjo. Ką tik greitintuve spindulys apėjo ratą. Pamatėme du taškus: išėjimo ir įėjimo. Yra renkami duomenys. Viskas vyksta sklandžiai ir pagal planą“, – lrt.lt portalui pasakojo Vilniaus ir JAV Floridos universitetams atstovaujantis V. Rapševičius. Reikia pažymėti, jog šis paleidimas nėra eksperimentų pradžia – kol kas LHC tuneliuose praskriejo testinis protonų srautas, kreipiančiojo magnetinio lauko įgreitintas beveik iki šviesos greičio. Šio pačio pirmojo bandymo metu centro darbuotojai galėjo pasitikrinti kaip veikia visos sistemos. Plačiau apie tai daugiau informacijos galite sužinoti oficialiame projekto puslapyje bei mokslininkų bloge. Trumpai apie LHCPriminsime, jog LHC statyba buvo pradėta 2001 m. ir kainavo apie 10 mlrd. JAV dol. Projekto sudėtingumą puikiai atspindi tas faktas, jog jo kaina nuo planuotos pradinės padidėjo 4 kartus, o galutinis paleidimas vėlavo 2 metus. Tame nėra nieko keisto, žinant, jog jo tuneliuose yra beveik visa žmonijos sukurta modernioji technika. Greitintuvas įrengtas apie 50-175 metrų gylyje po žeme, jo žiedo ilgis – 27 kilometrai. Seniau šis tunelis, pastatytas Šveicarijos ir Prancūzijos teritorijoje, buvo naudojamas kaip elektronų-pozitronų greitintuvas (Large Electron-Positron Collider — LEP). Kuomet greitintuvas pasieks visą galingumą (planuojama, jog tai įvyks ateinančių metų pradžioje), prasidės tikrieji eksperimentai. Jų metu protonų pluoštai trenksis vienas į kitą milžiniška 14 teraelektrovoltų galia. Mažoje erdvėje bus pasiekta 100 tūkstančių kartų už Saulę aukštesnė temperatūra. Tuo pat metu tūkstančiai jautrių detektorių fiksuos susidūrimą, o vėliau mokslininkai tirs skeveldras, ieškodami naujų elementariųjų dalelių.
Visgi eksperimentų rezultatų teks laukti gana ilgai – tai lems be galo dideli duomenų kiekiai, gaunami iš kiekvieno protonų pluošto susidūrimo. Apie tai Lietuvos radijo laidoje „Ryto garsai“ pasakojo jau minėtas V. Rapševičius: „Eksperimentas kuriamas daug metų ir tai yra svarbus įvykis. Duomenys surenkami iš pačio detektoriaus keliauja praktiškai į viso pasaulio universitetus, kuriuose bus analizuojami duomenys. Tai truks pakankamai ilgai. Vienas iš duomenų analizės centrų yra kuriamas ir Lietuvoje“. Eksperimentų metu gautus duomenis apdoros įvairiose pasaulio šalyse esantys specialaus LHC kompiuterių tinklo „Worldwide LHC Computing Grid“ skaičiavimo centrai, su CERN sujungti 10 Gb/s spartos magistralėmis. Kiekvieną dieną LHC eksperimentų metu bus gaunama apie 27 TB informacijos, kurią 10 pirmojo lygio „Worldwide LHC Computing Grid“ mazgų, esančių įvairiose pasaulio šalyse, paskirstys 150 mokslo tiriamųjų institutų. Todėl galima sakyti, kad šiame projekte dalyvaus viso pasaulio mokslo bendruomenė. Lietuvių indėlisReikia pasidžiaugti, jog Lietuva ne tik kuria duomenų analizės centrą, bet ir prisideda prie LHC sistemos kūrimo. Konkrečiai prie CERN eksperimento prisidėjo Vilniaus universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama prof. J.Vaitkaus. Nuo 2002 metų ji dalyvauja keliuose projektuose, o dabar įsitraukia dar didesnės fizikų pajėgos. „Šiandien paleidžiamame didžiajame hadronų kolaideryje sumontuoti dalelių detektoriai, registruosiantys, kas vyksta susidaužiant protonams, po trejų ketverių metų, kaip numatyta, išeis iš rikiuotės, nes yra neatsparūs radiacijai. Mes kartu su pasaulio mokslininkų bendrija mėginame sukurti naujesnius, kur kas atsparesnius radiacijai ir spartesnius detektorius, kad jais būtų galima atėjus laikui pakeisti dabartinius. Pasaulio mokslo visuomenėje pripažinta, kad kai kurie mūsų matavimo metodai yra labai reikalingi tai medžiagai apibūdinti, todėl esame lygiaverčiai šio projekto dalyviai“, - pasakojo pašnekovas. Dabar prof. J.Vaitkaus vadovaujamų mokslininkų laukia griežtas darbo grafikas, nes kai didysis hadronų kolaideris jau pradėjo funkcionuoti, nauja detektorių sistema turi būti parengta per artimiausius trejus ketverius metus.
Jeigu sistema nebus modifikuojama, manoma, kad Higso bozonai bus aptinkami ypač retai. Reikia labai specifiniu būdu sudaužti protonus, kad per jų susidaužymą iššoktų Higso bozonas. Tikimybė, kad jie susidauš būtent taip, - labai maža ir eksperimentas turėtų trukti 10 metų. Per daug ilgas gyvenimo tarpas, todėl siekiama, kad naujieji detektoriai, maždaug šešis septynis kartus spartesni už dabartinius, eksperimento laiką sutrumpintų bent perpus. LHC naudaDaugeliui mūsų skaitytojų, mažiau besidominčių fizika, kyla natūralus klausimas, kuo šis greitintuvas yra toks svarbus ir kokie galės būti praktiniai eksperimentų rezultatai. Anot V. Rapševičius, eksperimento rezultatai ateityje pasieks kiekvieno mūsų namus. „Tikimasi, kad eksperimentas atsakys į fundamentalius klausimus. Pavyzdžiui, kaip susidarė materija, kokiomis sąlygomis įvyko Didysis sprogimas ir panašiai. Jei mes geriau ištirsime, pavyzdžiui, gravitacijos prigimtį, galbūt sukursime variklį, kuris gebės įveikti gravitaciją, ar automobilį, kuris nejaus jokio vėjo pasipriešinimo važiuojant“, – pridūrė V. Rapševičius. Šviesos greičiui beveik prilygstančiu greičiu supriešinę du pluoštus dalelių, mokslininkai atkurs sąlygas, kurios egzistavo po vadinamojo „Didžiojo sprogimo“, tokiu būdu tikėdamiesi įminti visatos sukūrimo mįslę. Šie eksperimentai turėtų atsakyti į ypač svarbius klausimus siekiant pažinti mūsų pasaulį. Pirmiausia norima suprasti, kodėl dalelės turi skirtingą masę. Ieškoma nauja dalelė, vadinama Higso bozonu, kuri paaiškintų, kodėl egzistuoja dalelės masė. Paprasčiau tariant, kodėl egzistuoja mums įprasta materija, o kartu ir mes patys. Taip pat tikimasi, kad LHC paaiškins paslaptį, kurią jau pradėjo atskleisti astronomai. Galaktikos sukasi taip, lyg jų masė būtų kur kas didesnė, ir yra įtariama, kad egzistuoja vadinamoji tamsioji medžiaga, t. y. dalelės, kurios nesąveikauja su elektromagnetine spinduliuote, kitaip tariant, nespinduliuoja šviesos. Bus mėginama atrasti teoriškai numatytas vadinamąsias supersimetrines daleles. Savaime suprantama, yra dar daugybė didesnių ir mažesnių klausimų, kuriuos turės atsakyti greitintuvo eksperimentai. Visgi, kaip ir kiekvienas didžiulis projektas, taip ir šis susilaukė nemažai kritikos. Ypač ta linkme, jog protonų pluoštų susidūrimo metu susiformuos nedidelė juodoji skylė, galinti įtraukti į save visą mūsų pasaulį. Baimės ir pavojaiNors teorija ir gana bauginanti, tačiau prie LHC greitintuvo dirbantys mokslininkai vienbalsiai atmeta tokius nuogąstavimus, tvirtindami, jog juodosios skylės susiformavimo tikimybė yra labai nedidelė, o jei ji ir atsirastų, dėl pernelyg mažos masės iš karto išgaruotų. Prie šio projekto dirbęs Lietuvos fizikas Juozas Vaitkus teigia, kad tokios abejonės gali kilti tik fizinių žinių stokojantiems ar pigaus populiarumo besivaikantiems mokslininkams. Anot jo, Žemė nuolat atakuojama daug didesnę energiją turinčiais protonais, o šimto metrų gylis pakankamas apsaugoti ten dirbančius žmones. Nors dauguma mokslininku lieka ramūs, žiniasklaidoje ši tema nerimsta. Jos tikrai nenuramins ir šiandieniniai bandymai, kurių metų protonų srautas buvo tik įgreitintas, tačiau neįvyko jo susidūrimas su priešpriešiniu srautu. Tad šia prasme pats pagrindinis LHC eksperimentas dar tik įvyks – spalio 21 dieną planuojamas pirmasis protonų srautų susidūrimas. Tikrieji eksperimentaiGali kilti klausimas, kodėl teks tiek ilgai laukti tikrojo eksperimento, jei LHC jau paleistas? Pasirodo, protonai nėra taip paprastai paleidžiami į didįjį hadronų kolaiderį. Juos, kaip sakė mokslininkas Juozas Vaitkus, pirmiausia reikia paleisti į vieną greitintuvą, pagreitinti, tada perkelti į kitą ir tik tada jau paleisti į didįjį greitintuvą. Visas tas milžiniškas sistemas reikėjo sinchronizuoti. Prieš mėnesį buvo suderinta, kaip tos dalelės generuojamos, kaip pagreitinamos iki užtektinai didelės energijos - beveik pusės teraelektrovolto (1 TeV - 1 tūkst. mlrd. elektronvoltų) ir paleidžiamos į didįjį dalelių greitintuvą. Taigi, išbandyto protonų srauto galia šiandien tesiekė apie 450 GeV (gigaelektrovoltų arba pusė teraelektrovolto) – maždaug 30 kartų mažiau, nei projektinis LHC galingumas. Per ateinančias savaites mokslininkai bandys priešpriešinį protonų srautą ir jei nekils jokių problemų, spalio 21 dieną įvyks didysis protonų srautų susidūrimas. Tačiau net ir tuomet, susidūrimo energija nesieks pačios didžiausios – ji planuojama didinti palaipsniui. Tikimasi, iki metų pabaigos bus pasiekta 5 TeV energijos riba, o kitų metų pradžioje ir 14 TeV galia – t.y. visas projektinis LHC galingumas. Jeigu viskas klostysis pagal planą, spalio 21 dieną įvykęs susidūrimas dar neatskleis jokių sensacingų žinių (na, nebent atsirastų juodoji skylė arba kitas nenumatytas gedimas). Kaip jau minėjome, susidūrimo metu detektoriai generuos milžiniškus duomenų kiekius, kurie bus perduodami į duomenų apdorojimo centrus. Štai juose ir vyks pagrindinis darbas. Pirmieji tyrimo rezultatai gali paaiškėti tik 2009 – 2010 metais. Tad labai nekantraujantys išgirsti milžiniškus atradimus, turės dar nemažai palaukti. Toks gana ilgas eksperimentas mokslininkams visiškai nėra nuobodus ir sukelia net didelę įtampą. „Įdomu žinoti, kaip ten viskas vyksta, - apie šiandien pradedamą CERN eksperimentą sakė prof. J.Vaitkus, - bet man iš tikrųjų didžiulio laukimo metas buvo anksčiau, kai visus 27 km žiedo magnetus reikėjo atšaldyti iki -271 laipsnio temperatūros. Buvo žinoma, kad šaldant tokį didžiulį žiedą kai kuriose vietose turės atsirasti papildomų įtempimų, kurie gali sudaryti labai daug sunkumų. Iš tikrųjų buvo didžiulis nerimas ir tam tikrų problemų, kurias reikėjo spręsti.“ Apie LHC svarbą galima suprasti iš tokio prof. J.Vaitkus palyginimo. Mokslininko nuomone šis įvykis prilygsta „Apollo“ kapsulės nusileidimui Mėnulyje, kuomet astronautas Neilas Armstrongas dar neišlipo ant jo paviršiaus, bet pats nusileidimas jau buvo sėkmingai pavykęs. Dabartinis eksperimentas yra net šiek tiek brangesnis, ir kai šiemet bus pasiekta 5 TeV energijos riba, galima sakyti, atsivers naujas pasaulis fizikams, bus galima atrasti naujus fizikos ir gamtos reiškinius. Toliau keli video siužetai. Pirmasis gana linksmas ir skirtas pirmai pažinčiai su LHC, o antrasis - kelios akimirkos iš greitintuvo starto. PabaigaiDaugiau apie LHC sandarą, veikimo principą, laukiamus atradimus ir prognozuojamus pavojus galite pasiskaityti vien tik LHC skirtoje mūsų portalo kategorijoje – joje bus nuolatos chronologine tvarka talpinamos naujienos ir straipsniai šia tematika. Nuo šiol tokios kategorijos bus sukurtos visiems didesniems projektams – tai palengvins informacijos suradimą ir neleis jai pranykti tarp kitų naujienų. Na ir pabaigai, reikia priminti dar vieną įdomų faktą. Kol vieni džiaugiasi sėkmingu LHC startu, kiti baiminasi juodųjų skylių, mokslininkai jau planuoja naujo greitintuvo statybas. Tai turėtų būti daug galingesnis greitintuvas, kurio tunelio ilgis siektų 50 kilometrų. Na bet tai jau kita tema, apie kurią mes dar tikrai ne kartą rašysime. Parengta pagal:
| ||||||
| ||||||
