70 godina CERN-a: Razbijanje osnovnih čestica za čovečanstvo

Evropska organizacija za nuklearna istraživanja, poznatija kao CERN, predstavlja mesto naučnih otkrića. Od 1954. hiljade najboljih svetskih naučnika i mladih umova okupljaju se u Švajcarskoj pre svega da bi istražili kako funkcioniše univerzum.

Usput je bilo mnogo praktičnih inovacija poput svetske mreže (World Wide Web – WWW). Njihova istraživanja pomogla su u izradi snažnijih računara i mikročipova, poboljšanju tehnologija u zdravstvu, energetici, i unapredila su analizu velikih količina podataka, kvantno računarstvo, superprovodljive magnete i hlađenje ugljen-dioksidom za računare.

Ove nedelje, 29. septembra, CERN proslavlja 70. godišnjicu postojanja.

Veliki hadronski sudarač

CERN je možda najpoznatiji po svom ogromnom podzemnom akceleratoru čestica, poznatom kao Veliki hadronski sudarač (Large Hadron Collider, LHC) koji radi od 10. septembra 2008. Smešten je u kružnom tunelu obima 27 kilometara, na dubini od 50 do 175 metara ispod francusko-švajcarske granice, u blizini Ženeve.

LHC je projektovan za kontrolisano sudaranje dva snopa čestica, uglavnom protona, koji se kreću u suprotnim smerovima. Usmeravaju ih superprovodljivi elektromagneti, uzrokujući da se sudare pri brzini bliskoj brzini svetlosti.Kada se čestice sudare, proizvode energiju koja se koristi za stvaranje novih čestica.

LHC je jedan od jedanaest drugih akceleratora čestica koji se nalaze u CERN-u.

Higsov bozon ili Božija čestica

Prioritet CERN-a je bio da se korišćenjem LHC-a pronađe Higsov bozon. Još 1964. Britanac Piter Higs, Belgijanac Fransoa Englert i drugi su predstavili su teoriju da čestice dobijaju masu interakcijom sa - kako su to nazvali - Higsovim poljem. Veliki hadronski sudarač eksperimentalno je dokazao ovu teoriju 2012. a Higs i Englert su dobili Nobelovu nagradu za fiziku 2013.

Zašto je Higsov bozon velika stvar? On je opisan kao Božija čestica koja spaja fundamentalne elemente univerzuma, objašnjava kako se dogodio Veliki prasak pre 13,7 milijardi godina - otkriva zašto čestice imaju masu.

Kada čestice nemaju masu, one se kreću univerzumom brzinom svetlosti, kao fotoni. Ali masa daje česticama gravitaciona svojstva, što ih na kraju usporava. Sa gravitacijom, one su sposobne da se spoje i formiraju druge elemente.

CERN ne pokušava da stvori „prave" crne rupe

Eksperimenti na Velikom hadronskom sudaraču izazvali su strah da bi sudari čestica mogli da dovedu do nestanka naše planete Zemlje, proizvodeći male crne rupe.

Obično zamišljamo crne rupe koje se formiraju samo kada masivne zvezde implodiraju, ali neke teorije sugerišu da se male, kvantne crne rupe mogu formirati kada se čestice sudare. Ove mikroskopske crne rupe nisu nalik onima koje usisavaju materiju u svemiru. One bi postojale samo delić sekunde i bile bi potpuno bezopasne.

Istraživači iz CERN-a bi voleli da se stvori takva hipotetička crna rupa unutar akceleratora čestica, jer bi im to pružilo priliku da vide kako gravitacija funkcioniše na kvantnom nivou. A za to im je potrebna jača mašina od sadašnje.

Šta predstoji CERN-u?

Razvija se akcelerator druge generacije, pod nazivom „HL-LHC" sa visokom luminoznošću. Nadogradnja će omogućiti povećanje broja sudara protona za najmanje pet puta.

Naučnici nameravaju da sprovedu detaljne studije Higsovih bozona, stvarajući najmanje petnaest miliona tih čestica svake godine.

Uz pomoć tehnologije za stvaranje više čestica (i sudara), CERN se nada da će naučiti više o nekada neuhvatljivom Higsovom bozonu i otkriti nove čestice koje nauci još nisu poznate.

Postoji i predlog da se napravi novi kružni sudarač (FCC) koji bio bi dužine veće od 90 km. Cilj bi mu bio da služi kao takozvana fabrika Higsovih bozona, Ali uz procenjene troškove od 9 do 21 milijardi evra, postavlja se pitanje da li FCC vredi tolikih para?

„Sa Higsovim bozonom smo pronašli ključ, ali još uvek ne znamo sve što on može da otključa" rekao je Klaus Deš, nemački delegat u CERN-u sa Univerziteta u Bonu.

Postoji i globalno interesovanje za ovo fundamentalno istraživanje, kao i međunarodna konkurencija. Kina je 2018. predložila izgradnju sudarača od 100 km koji bi proizveo milion Higsovih bozona tokom sedam godina. U međuvremenu, američki Panel za određivanje prioriteta projekata fizike čestica (P5) odlučio je da podrži unapređenja u CERN-u umesto izgradnje zasebne fabrike Higsovih bozona. Japan je 2019. takođe pauzirao planove za svoj sudarač, Međunarodni linearni sudarač (ILC).

*tekst je prvobitno objavljen na engleskom jeziku