Large Hadron Collider (LHC) je zázrak modernej časticovej fyziky, ktorý výskumníkom umožnil nahliadnuť do hlbín reality. Jeho počiatky siahajú až do roku 1977, keď Sir John Adams, bývalý riaditeľ Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN), navrhol vybudovať podzemný tunel, v ktorom by sa mohol umiestniť urýchľovač častíc schopný dosiahnuť mimoriadne vysoké energie. Príspevok histórie za rok 2015 od fyzika Thomasa Schörnera-Sadeniusa.
Projekt bol oficiálne schválený o dvadsať rokov neskôr, v roku 1997, a stavba sa začala na okruhu dlhom 27 kilometrov (16,5 míle), ktorý prešiel pod francúzsko-švajčiarsku hranicu a bol schopný urýchliť častice až o 99,99% rýchlosti svetla a rozbiť ich dohromady. Vo vnútri krúžku vedie 9 300 magnetov pakety nabitých častíc v dvoch opačných smeroch rýchlosťou 11 245 krát za sekundu, čím sa nakoniec spoja, aby čelili kolízii. Zariadenie dokáže každú sekundu vytvoriť približne 600 miliónov kolízií, ktoré chrlia neuveriteľné množstvo energie a, raz za čas, exotické a nikdy predtým nevídané ťažké častice. LHC pracuje pri energiách 6,5-krát vyšších ako predchádzajúci urýchľovač častíc, ktorý je držiteľom rekordu, Fermilabov vyradený Tevatron v USA
Stavba LHC stála celkovo 8 miliárd dolárov, z čoho 531 miliónov USD pochádzalo zo Spojených štátov. Na jeho experimentoch spolupracuje viac ako 8 000 vedcov zo 60 rôznych krajín. Urýchľovač prvýkrát zapol svoje lúče 10. septembra 2008 a zrážal častice iba pri desaťmilióntine pôvodnej projektovanej intenzity.
Predtým, ako sa začalo s prevádzkou, niektorí sa obávali, že nový atómový dymník zničí Zem, možno vytvorením všetkej čiernej diery. Každý renomovaný fyzik by však uviedol, že také obavy sú neopodstatnené.
„LHC je bezpečná a akýkoľvek náznak, že by mohlo predstavovať riziko, je čistá fikcia,“ povedal generálny riaditeľ CERN Robert Aymar v službe LiveScience v minulosti.
To však neznamená, že by zariadenie nemohlo byť škodlivé, ak by bolo použité nesprávne. Keby ste mali držať ruku v lúči, ktorý sústreďuje energiu lietadlovej lode pri pohybe nadol na šírku menšiu ako jeden milimeter, urobila by cez ňu dieru a potom by vás radiácia v tuneli zabila.
Prelomový výskum
Počas posledných 10 rokov LHC rozbila atómy spoločne pre svoje dva hlavné experimenty, ATLAS a CMS, ktoré prevádzkujú a analyzujú svoje údaje samostatne. Cieľom je zabezpečiť, aby žiadna spolupráca neovplyvňovala druhú a aby každá z nich poskytla kontrolu svojho sesterského experimentu. Tieto nástroje vytvorili viac ako 2000 vedeckých prác o mnohých oblastiach základnej časticovej fyziky.
4. júla 2012 sa vedecký svet so zúženým dychom pozeral, keď vedci na LHC oznámili objav Higgsovho bozónu, posledného dielika v päťdesiatročnej teórii s názvom Štandardný model fyziky. Štandardný model sa pokúša vysvetliť všetky známe častice a sily (okrem gravitácie) a ich vzájomné pôsobenie. V roku 1964 britský fyzik Peter Higgs napísal dokument o častici, ktorá teraz nesie jeho meno, a vysvetľuje, ako sa vo vesmíre vytvára masa.
Higgs je vlastne pole, ktoré preniká celým priestorom a vtiahne každú časticu, ktorá sa ním pohybuje. Niektoré častice sa polia pomalšie cez pole, čo zodpovedá ich väčšej hmotnosti. Higgsov bozón je prejavom tohto poľa, ktoré fyzici prenasledovali už pol storočia. LHC bol výslovne postavený, aby konečne zachytil tento nepolapiteľný lom. Peter Higgs aj belgický teoretický fyzik Francois Englert získali v roku 2013 Nobelovu cenu za predpovedanie jej existencie.
Aj keď sú Higgsovi v ruke, fyzici si nemôžu odpočinúť, pretože štandardný model má stále nejaké diery. Jednak sa to nezaoberá gravitáciou, ktorú väčšinou pokrývajú Einsteinove teórie relativity. Nevysvetľuje tiež, prečo je vesmír vyrobený z hmoty a nie z antihmoty, ktorá mala byť vytvorená v približne rovnakých množstvách na začiatku času. A úplne mlčí o temnej hmote a temnej energii, ktorá sa ešte musela objaviť, keď bola prvýkrát vytvorená.
Pred zapnutím LHC by mnohí vedci tvrdili, že ďalšia veľká teória je teória známa ako supersymetria, ktorá do všetkých známych častíc pridáva podobné, ale oveľa masívnejšie dvojčatá. Jeden alebo viac z týchto ťažkých partnerov mohlo byť dokonalým kandidátom na častice tvoriace temnú hmotu. A supersymetria sa začína zaoberať gravitáciou a vysvetľuje, prečo je oveľa slabšia ako ostatné tri základné sily. Pred Higgsovým objavom niektorí vedci dúfali, že bozón bude nakoniec trochu iný, než predpokladal štandardný model, čo naznačuje novú fyziku.
Keď sa však Higgs objavil, bolo to neuveriteľne normálne, presne v hmotnostnom rozsahu, v ktorom štandardný model uviedol, že by to tak bolo. Aj keď je to pre štandardný model veľký úspech, fyzici nechali pokračovať bez dobrých výsledkov. Niektorí začali hovoriť o stratených desaťročiach prenasledujúcich teórie, ktoré znali dobre na papieri, ale zdá sa, že nezodpovedajú skutočným pozorovaniam. Mnohí dúfajú, že ďalšie cykly zberu údajov LHC pomôžu objasniť niektoré z týchto problémov.
LHC sa v decembri 2018 odstavila, aby prešla dvoma rokmi modernizácie a opráv. Keď sa vráti online, bude môcť rozbiť atómy spolu s miernym zvýšením energie, ale pri dvojnásobnom počte zrážok za sekundu. To, čo potom nájde, je hádanie. Už sa hovorí o ešte silnejšom urýchľovači častíc, ktorý by sa mal nahradiť a ktorý sa nachádza v rovnakej oblasti, ale štvornásobne väčšej ako LHC. Stavba obrovskej náhrady by mohla trvať 20 rokov a 27 miliárd dolárov.
