Druga szansa dla Wielkiego Zderzacza
"Rok po szacowanej na 30 milionów funtów awarii naukowcy z niepokojem obserwują „boską maszynę”, która znów rusza pod górami Szwajcarii.
Na pierwszy rzut oka, kawałek metalu w rękach Steve’a Myersa mógłby pochodzić z pióra lub ustnej harmonijki. Dopiero dokładniejsze oględziny mogą ujawnić jego prawdziwą naturę. Myers, dyrektor akceleratorów laboratorium fizyki cząstek CERN w pobliżu Genewy, ściska kawałek miedzianej rurki, z której wystaje płaski kabel elektryczny.
Wygląda niepozornie. Jednak właśnie taki kawałek kabla był odpowiedzialny za zeszłoroczne, najdroższe na świecie krótkie spięcie. Szkody szacowane na ponad 30 milionów dolarów dotyczyły Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), najbardziej zaawansowanego akceleratora cząstek jaki kiedykolwiek zbudowano, i nastąpiły kilka dni po jego uroczystym otwarciu. Ponad rok zabrało Myersowi oraz setkom innych naukowców z CERN znalezienie odpowiedzialnego za zniszczenia złącza i naprawa. – To był bardzo mały kawałek kabla, ale spowodował ogromne szkody – powiedział. Nie wiadomo na razie, czy Myersowi uda się naprawić nadszarpniętą reputację technologiczną CERN. – Chyba dobrze się składa, że nie jestem człowiekiem nerwowym – mówi 63-letni inżynier, urodzony w Belfaście.
Inauguracja LHC odbyła się 10 września 2008 o godzinie 9.30 rano i przyciągnęła uwagę mediów z całego świata. Głoszono, że to boska maszyna mająca ujawnić tajemnice Wszechświata. Wiązki protonów, które należą do głównych składników jądra atomu, były z powodzeniem rozpędzane w mającym 27 kilometrów obwodu, należącym do maszyny podziemnym, kolistym tunelu pod górami Jura w pobliżu Genewy.
Przewidywano, że w ciągu kolejnych tygodni naukowcy odtworzą warunki, jakie panowały bilionową część sekundy po narodzinach Wszechświata i zaczną dokonywać sensacyjnych odkryć, zderzając ze sobą wiązki protonów.
Do odkryć miała należeć „boska cząstka”, zwana także bozonem Higgsa, która miałaby nadawać obiektom - w tym także ludziom – ich masę. Ponadto liczono na odkrycie ciemnej materii, tajemniczej, niewidzialnej postaci materii, którą wypełniony jest Wszechświat, oraz na inne rewolucyjne obserwacje.
- Wszystko wyglądało świetnie – mówi Myers. I nagle 19 września o 11.45 doszło do spektakularnej katastrofy. Wadliwe lutowanie kawałka kabla dostarczającego moc do olbrzymich magnesów maszyny spowodowało iskrzenie i wzrost temperatury w sektorze tunelu SHC.
W otaczającej kabel rurze ochronnej powstała dziura i hel, ochłodzony do minus 271 stopni Celsjusza, uwolnił się do sekcji tunelu zderzacza. Zawory zwrotne nie wypuściły gazu i wzdłuż tunelu przebiegła fala uderzeniowa.
- LHC zużywa tyle energii, ile lotniskowiec płynący z pełną szybkością – mówi Myers. – Gdy nagle wyzwolisz taką energię, powodujesz wielkie szkody.
Strażacy wysłani do poczerniałego, uszkodzonego zderzacza odkryli, że dziesiątki masywnych magnesów, które kontrolują wiązki protonów, zmieniło położenie. Sadza i metaliczny pył, który odparował pod wpływem eksplozji, pokryły większość delikatnej aparatury. – Samo określenie, jak poważny był wypadek, zabrało nam wiele czasu – mówi Myers.
Okazało się, że zniszczeniu uległ liczący 400 metrów fragment wartego 2,5 miliarda funtów urządzenia. Co gorsza, gdy naukowcy odkryli, że przyczyną było nieprawidłowe lutowanie, zrozumieli, że będą musieli przeprojektować znaczną część systemów zabezpieczeń, by zapobiec powtórnej awarii. Zajęło to ponad rok.
Teraz naukowcy z CERN zaczęli rozpędzać protony w jednej z małych części zderzacza i przygotowują jego ponowne otwarcie. W ciągu kolejnych kilku tygodni do maszyny będzie trafiało coraz więcej protonów. Około świąt Bożego Narodzenia wiązki osiągną zakładane parametry i będą gotowe do zderzenia.
Wówczas LHC zacznie dawać wyniki - w 13 lat od rozpoczęcia jego budowy.
- W zeszłym roku wszyscy oczekiwali, że jesteśmy o krok od wielkich odkryć i wówczas zdarzył się ten wypadek – mówi badaczka z CERN, Alison Lister. – Gdy się przekonaliśmy, jak zła jest sytuacja, morale bardzo spadło. Jednak teraz wyniki powinniśmy mieć jeszcze przed Bożym Narodzeniem – nie wyobrażam sobie lepszego prezentu.
W pełni działający LHC będzie pobierał 10 razy więcej energii elektrycznej niż jakikolwiek inny akcelerator cząsteczek na Ziemi, konsumując 120 megawatów – co wystarczyłoby całemu szwajcarskiemu kantonowi – aby przyspieszać protony utrzymywane w dwóch wiązkach, z których każda jest cieńsza od włosa, do prędkości będących, jak mówi Myers, o włos komara od prędkości światła.
Jedna z wiązek będzie krążyć zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara, druga w przeciwną stronę. W pięciu punktach tunelu zderzacza wiązki będą się ze sobą krzyżować.
Wiązki protonów – z których każda zawiera 100 miliardów cząsteczek – będą się zderzać z innymi wiązkami, wyzwalając kolizje, które rozrzucą potoki subatomowych pozostałości we wszystkich kierunkach.
Te wybuchowe interakcje będą głównym zadaniem wielkiego zderzacza i stworzą nowe rodzaje cząstek, w tym bozon Higgsa, który powstanie na krótką chwilę, zanim rozpadnie się na inne subatomowe cząstki. Powstanie nowa fizyka, zostaną przyznane nagrody Nobla. Zdaniem sceptyków to nie wszystko. Twierdzą, że powstaną miniaturowe czarne dziury, a jedna z nich może urosnąć tak bardzo, że połknie Ziemię. LHC byłby wówczas nie tylko największym eksperymentem na świecie, ale także ostatnim. Te obawy doprowadziły protestujących do podjęcia kroków prawnych w celu zamknięcia LHC, takie żądanie trafiło nawet do Europejskiego Trybunału Praw Człowieka. Wszystkie protesty odrzucono, chociaż jedna sprawa – w Niemczech – wymaga jeszcze rozpatrzenia.
Jeszcze dziwniejsze jest twierdzenie innej grupy fizyków, według których tworzenie bozonów Higgsa może być dla natury tak wstrętne, że ich powstawanie spowoduje cofnięcie się w czasie, by powstrzymać zderzacz, zanim stworzy taką cząstkę - tak jakby podróżnik w czasie próbował powstrzymać własne narodziny.
- Wszystkie maszyny do tworzenia bozonu Higgsa powinny mieć pecha - mówi dr Holger Bech Neilson z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze. Stąd też awaria kabla, jaka dotknęła LHC, była nieuniknionym skutkiem praw czasu – pogląd, który sprawia, że większość naukowców z CERN w konsternacji drapie się w głowę.
Prawdziwy problem, przed którym stoi LHC, jest prosty. To ogromne urządzenie o rozmiarach okrężnej linii londyńskiego metra, ale wykonane z dokładnością do milionowej części milimetra. Przy takich skalach i rozmiarach osiąga się granice technologicznych możliwości.
W zeszłym roku CERN niemal się udało. Teraz panuje przekonanie, że wszystko jest w porządku. – Mogę tylko powiedzieć, że LHC jest o wiele bezpieczniejszą i lepiej zrozumianą maszyną niż rok temu – mówi Myers.
Większość fizyków wierzy, że ma rację. – Jeśli to działa, zbudowaliśmy najbardziej skomplikowaną maszynę w historii - mówi jeden z nich. – Jeśli nie, stworzyliśmy najdroższe dzieło sztuki współczesnej."
http://portalwiedzy.onet.pl/4868,11127, ... pisma.html