Dnevnik.si
- Top iz rubrike
- Zadnje objavljeno
- Preberite tudi
- Izpostavljene teme
Poglej fotogalerijo
(Foto: Reuters)
Človek na pragu nove tehnološke revolucije
Pri tem bi zaradi visokih energij nastale razmere, kakršne so v vesolju vladale po velikem poku. Pojavili bi se delci, kakršni so obstajali v najzgodnejšem vesolju. Z njihovo pomočjo nameravajo znanstveniki razvozlati nekatere od večnih ugank: kakšne so lastnosti skrivnostne temne snovi, ki napolnjuje večji del vesolja; kam je izginila prvotna antimaterija, ki danes obstaja le še v laboratorijih (tudi v Cernu); in predvsem, zakaj ima snov maso, saj to vprašanje doslej s fizikalnega stališča še ni bilo pojasnjeno.
Pričakovali so tudi, da bo pospeševalnik dosegel zadostne energije in dovolj veliko število trkov, da bo mogoče zaznati Higgsov bozon, teoretično predvideni delec, ki naj bi drugim delcem podeljeval maso. Napovedovali so, da se bo na podlagi opazovanj, ki jih bodo izvajali v prihodnjih desetih letih, razvila nova fizika, ki bo omogočila tehnološko revolucijo, primerljivo z revolucijo, ki jo je svetu na primer prineslo odkritje elektromagnetnega valovanja (razvoj elektronskih naprav, televizije, računalnikov in interneta).
Higgsovega in vse druge prvobitne delce, ki so temeljni za razumevanje obstoja vesolja, saj so iz njih in na podlagi njihovih lastnosti nastali vsi poznejši fizikalni fenomeni, so želeli znanstveniki opazovati s pomočjo štirih po obodu pospeševalnika razporejenih detektorjev - nekaj deset metrov velikih ter več tisoč ton težkih kovinskih valjev, napolnjenih z visokotehnološkimi materiali, ki zmorejo zaznati pot novonastalih delcev, ki bodo ob trku brizgnili skoznje.
Video: Simpatična rap pesem o zloglasnem znanstvenem projektu v Cernu
Nekaj dejstev o Cernovem pospeševalniku v številkah
Od leta 2001 Cern gradi največji trkalnik na svetu, LHC - Veliki hadronski trkalnik (Large Hadron Collider). Trkalnik stoji v 27 kilometrskem krožnem tunelu 100 metrov pod zemeljskim površjem med gorovjem Jura in Ženevskim jezerom. Trkalnik temelji na superprevodni tehnologiji. Okoli 7000 superprevodnih magnetov bo namreč ukrivljalo tir dveh protonskih curkov, ki bosta krožila po notranjosti obroča, vsak v svoji smeri. Na štirih interakcijskih točkah se bodo poti protonskih curkov križale, tako da bo prihajalo do čelnih trkov med protoni. Ob posameznem trku se bo sprostilo 14 TeV (tera elektronvoltov) energije. Vsak od protonov bo namreč nosil kinetično energijo 7 TeV.
Na žalost te številke navadnemu smrtniku ne povedo veliko, pa si jih prevedimo v nekoliko otipljivejše številke. Najprej pomen elektronvolta (eV): to je energija, ki jo pridobi delec nabit z enim osnovnim nabojem, ko ga pospeši napetostna razlika enega volta. Tera pa je predpona, ki označuje tisoč milijard, ali 1 TeV=1000 GeV (giga elektronvoltov). Proton nosi en osnovni naboj. Da pridobi kinetično energijo 7 TeV ga mora torej pospešiti napetostna razlika 7 teravoltov. Če bi za pospeševanje uporabljali 9 voltne baterije, bi tako potrebovali skoraj 800 milijard takšnih baterij zvezanih zaporedno, oziroma več kot sto baterij na vsakega prebivalca Zemlje.
Veliki hadronski trkalnik je sicer najmočnejši pospeševalnik delcev in tudi največja raziskovalna naprava, kar jih je bilo kdaj zgrajenih. Izgradnja in zagon pospeševalnika sta s stroški več kot 6 milijard evrov najdražji znanstveni poskus v zgodovini človeštva.
Cernov pospeševalnik zaznamuje še več neverjetnih podatkov o hitrosti, razdalji, teži, času in denarju.
27 kilometrov meri obseg pospeševalnika LHC;
50 km/h je hitrostna omejitev za gibanje v tunelu, kjer stoji pospeševalnik;
32 minut potrebuje znanstvenik, ki spoštuje pravilo o omejitvi hitrosti, da obkroži pospeševalnik;
1.000.000.000 km/h (ali 99,9999991% svetlobne hitrosti) je največja hitrost, ki jo proton doseže v pospeševalniku;
1/10.000 sekunde potrebuje proton, da obkroži pospeševalnik;
0.00000000047 grama je masa protona v pospeševalniku;
362 mega joulov je skupna energija protonov v pospeševalniku ob najvišji hitrosti;
88,000 ton je skupna teža ameriške letalonosilke USS Ronald Reagan;
361 mega joulov porabi ameriška letalonosilka USS Ronald Regan, ko pluje s hitrostjo 5,6 vozljev;
3 milijarde evrov je bilo potrebno za gradnjo pospeševalnika LHC;
3,2 milijardi evrov stane ameriška letalonosilka USS Ronald Regan;
9,000 kubičnih metrov znaša prostornina glavnih vakuumskih sistemov pospeševalnika;
4,650 kubičnih metrov meri notranjost stolpa Big Ben v Londonu;
14 let je bilo potrebnih za gradnjo pospeševalnika LHC;
13 let je bilo potrebnih za gradnjo Big Bena;
6 milijonov dvd plošč bi potrebovali, da bi na njih shranili vse podatke, ki jih posreduje LHC;
6.9 kilometrov bi merili v višino 4 milijoni dvd plošč, zloženih na kup;
4.8 kilometrov meri v višino Mont Blanc;
0.75 grama vodika je potrebno, da napolnimo otroški balon;
0.000000002 grama vodika vsak dan porabi pospeševalnik LHC;
milijon let je potrebnih, da bi LHC porabil toliko vodika, kolikor ga potrebujemo za otroški balon;
10 na -13. barov je vakuumski pritisk žarka pospeševalnika LHC;
10 na -12. barov je zračni pritisk na površju Lune;
Nov korak v znanosti ali pot v pogubo človeštva?
Znanstveniki so torej upali, da bodo v pospeševalniku lahko prvič v zgodovini v laboratoriju simulirali "Veliki pok“, ki naj bi pred 15 milijardami let ustvaril vesolje. Takrat naj bi "počila“ masa neznane gostote, sicer nič večja od kovanca. Skeptiki in nasprotniki poskusa pa so opozarjali, da bodo posledice le-tega za človeštvo številne in nepredvidljive, vse od izjemno povečane seizmološke aktivnosti po vsem svetu do nastanka črne luknje, ki bo uničila naše osončje in povzročila „konec sveta“.
Zaradi zasebne tožbe delovanje laboratorija Cern v negotovosti le nekaj dni pred začetkom poskusov
Pred začetkom delovanja pospeševalnika delcev 10. septembra so se pojavila prva resna nasprotovanja skeptikov. Dva zasebnika sta sprožila celo civilni sodni postopek v strahu, da bo podzemski evropski laboratorij sto metrov globoko pod francosko-švicarsko mejo ustvaril velikansko črno luknjo, ki bo pogoltnila Zemljo, ali kako drugo katastrofo vesoljskih razsežnosti.
Nekdanji uradnik za jedrsko varnost Walter Wagner in španski znanstveni pisatelj Luis Sancho sta na Havajih vložila tožbo, s katero sta želela dokazati, da pristojni niso upoštevali vseh možnosti za katastrofo. Obtoženi, vključno s Cern in oddelkom za energijo pri ameriški vladi, so na sodišču vztrajali, da so skrbi popolna znanstvena fantastika, in to dokazovali z varnostnimi poročili.
Zaslišanje obeh strani je potekalo 2. septembra. V bran pospeševalniku sta se med drugimi postavila Nobelova nagrajenca za fiziko Sheldon Glashow in Frank Wilczek.
Po najbolj črnem scenariju zaradi evropskega atomskega pospeševalnika konec sveta
Znanstveniki, ki so sodelovali pri projektu Cern, so nekaj dni pred zagonom pospeševalnika pričeli prejemati najrazličnejše telefonske in elektronske prošnje ter grožnje, naj ne vključijo "doomsday naprave“ za trenje atomov. Nekateri so namreč napovedovali, da bo prišlo do grozovite nesreče, ki bi pomenila konec življenja.
Po temačnem scenariju naj bi ob vključitvi pospeševalnika nastala črna luknja, zaradi katere bi se po vsem svetu začeli potresi. V nekaj dneh bi seizmična aktivnost dosegla neverjetno uničevalno stopnjo: mesta bi bila izbrisana s površja, oceani bi se dvignili in nekaj velikanskih cunamijev bi prelilo obalne predele. Nazadnje bi se Zemlja dobesedno odprla, staljena lava bi se razlila po površju, oceani bi zavreli, gorovja bi se zdrobila. Zemljina skorja bi razpadla, izginjati bi začel sam planet. Namesto Zemlje bi se pojavila bleščeča svetloba, nato pa bi bilo vsega konec. Po drugem, še bolj grozljivem scenariju pa bi v trenutku, morda v dvajsetini sekunde, ves planet enostavno izginil iz vesolja. V dveh sekundah bi sledila še Luna, čez osem minut Sonce in za njim še vsi drugi planeti našega osončja in potem druga vesoljska telesa. Zemljino uničenje bi zakrivilo tudi smrt naših še nepoznanih morebitnih vesoljskih bratov, le z manjšo zamudo, tolikšno, kolikor potrebuje svetloba Sonca, da jih doseže. Uničevalni val bi namreč potoval s svetlobno hitrostjo. Nov korak v znanosti ali pot v pogubo človeštva?
Video: Bo po zagonu pospeševalnika konec sveta?
"Vsak, ki misli, da bo pospeševalnik povzročil konec sveta, je navaden tepec," se je takrat odzval profesor Brian Cox z Univerze v Massachusettsu in povedal, da je njegovemu kolegu, Nobelovemu nagrajencu za fiziko Franku Wilczeku, nekdo zagrozil celo s smrtjo. Tiskovni predstavnik za Cern, profesor James Gillies, pa je dejal: "Jezen sem, da ljudje verjamejo v takšne neumnosti. Naše delo bo obogatilo človeštvo, ne pa ga ogrozilo."
Stephen Hawking: Pospeševalnik ne pomeni pogube, temveč novo ero v znanosti
Ugledni nuklearni fizik Stephen Hawking možnosti nastanka črne luknje sicer ni izključil, vendar je ob tem opozarjal, da je verjetnost za kaj takega manj kot odstotek in da bi luknja, če bi že nastala, zelo hitro izparela. Po njegovem naj bi se z zagonom pospeševalnika začela nova era v znanosti, saj bi poskus znanstvenikom prvič sploh ponudil tudi realne osnove za razmišljanje o paralelnih vesoljih in potovanju skozi čas.
Video: Fizik Marko Mikuž razloži, zakaj črna luknja ne bo požrla Zemlje
Največji znanstveni poskus so preprečili "obstranski" problemi
Napovedi najbolj črnogledih pa se niso uresničile, saj so bili poskusi s pospeševalnikom ustavljeni, še preden so v njih pričeli trkati atome, kar bi teoretično lahko povzročilo nastanek črne luknje. Poskuse so ustavile veliko bolj predvidljive in k sreči lažje odpravljive človeške napake.
V Cernov računalniški sistem so vdrli hekerji
Prvi problemi so se začeli hitro. Komaj dva dni po začetku poskusov je neznana skupina računalniških hekerjev zatrdila, da ji je uspelo vdreti v računalniški sistem Velikega hadronskega trkalnika Evropske organizacije za jedrske raziskave Cern v Švici.
Skupina hekerjev, ki se je sama poimenovala "Grška varnostna ekipa", je s tem osmešila strokovnjake, ki so bili odgovorni za računalniško varnost velikega pospeševalnika delcev. Hekerji naj bi ob tem zatrdili, da nimajo nikakršnega namena ovirati poskusov v Cernu in da so želeli le opozoriti na pomanjkljivosti računalniškega varnostnega sistema.
"Razgalili smo vas že zdaj, saj ne želimo gledati, kako boste goli tekali in iskali skrivališče, ko bo prišlo do panike," so hekerji zapisali v svojem sporočilu. Dobili naj bi dostop do spletne strani, ki so jo za spremljanje prvih poskusov na Velikem hadronskem trkalniku uporabljali tudi drugi znanstveniki. Od tam naj bi jim uspelo vdreti v računalniški sistem enega od štirih detektorjev, ki so nadzirali potek eksperimentov.
Tiskovni predstavnik Cerna James Gilles je ob tem povedal, da ne ve, kdo so hekerji, in da je videti, da na sistemu niso napravili škode. "Očitno so bili to ljudje, ki so želeli poudariti, da je tudi Cern ranljiv," je dejal Gilles.
Poskuse so najprej zaustavili problemi s transformatorjem
Do prve okvare na pospeševalniku, okvare 30-tonskega transformatorja, ki ohlaja največji hadronski trkalnik na svetu, je prišlo že kmalu po njegovem zagonu in prvih preizkusih. Električni transformator se je namreč pokvaril po 36 urah delovanja. Fiziki, ki sodelujejo pri največjem znanstvenem poskusu v zgodovini človeštva, so morali zato svoje delo začasno prekiniti.
V 27 kilometrov dolgem predoru pod švicarsko-francosko mejo, kjer potekajo poskusi, so pokvarjeni transformator hitro zamenjali z novim in uspeli trkalnik ponovno ohladiti na absolutno ničlo, oziroma minus 273,15 stopinje Celzija.
Ko se je transformator pokvaril, se je temperatura namreč segrela na minus 268,65 stopinje Celzija – po vseh standardih sodeč, še vedno ekstremno hladno, vendar vseeno topleje, kot to zahtevajo standardi poskusa.
To napako so hitro popravili, vendar pa je kmalu prišlo do nove okvare, ko je med preizkušanjem zadnjega odseka predora z visokim tokom prišlo do vdora večje količine helija.
Vdor helija: Vsi poskusi so prekinjeni za najmanj dva meseca
19.9. popoldne, komaj 9 dni po zagonu pospeševalnika, je na njem prišlo že do druge okvare. V 27-kilometrski predor pospeševalnika je vdrla večja količina helija in največji pospeševalnik delcev onesposobila za vsaj dva meseca. Napako bi sicer lahko odpravili v nekaj dneh, vendar je bilo potrebnih več tednov za postopno ogrevanje pospeševalnika in nato še nekaj tednov za njegovo ohladitev.
Okvara je povzročila izlitje tone tekočega helija v 27-kilometrski predor, kjer potekajo cevi trkalnika. "Prva dognanja kažejo, da je najverjetneje za problem kriva slaba električna povezava med dvema magnetoma, ki se je zaradi visokega toka stopila in vodila v okvaro," so v sporočilu za javnost pojasnili v Cernu.
Največ časa za odpravo te napake bo šlo sicer za to, da bodo pospeševalnik ogreli na sobno temperaturo, saj je bil takrat ohlajen na skoraj absolutno ničlo. Sicer bi napako odpravili v nekaj dneh, tako pa je bilo potrebnih več tednov za postopno ogrevanje pospeševalnika in nato še nekaj tednov za njegovo ohladitev.
Zaradi potrebe po temeljiti preiskavi so poskusi s trkalnikom prestavljeni na pomlad 2009
Fiziki so konec septembra, po okvari 30-tonskega transformatorja, ki ohlaja največji hadronski trkalnik na svetu, prišli do zaključka, da je najverjetneje prišlo do nepravega stika med magneti. Poskusi s trkalnikom so bili takrat nepreklicno prestavljeni na pomlad prihodnje leto.
Zaradi časa, ki ga potrebujejo za temeljito preiskavo, so bili poskuse prisiljeni prestaviti. »Ni še jasno, kdaj bomo napravo ponovno zagnali, vemo le, da pozimi ne bo delala. Vsako zimo laboratorij namreč zaprejo, glavni razlog pa je varčevanje z elektriko. Na začetek poskusov bi tako lahko vplivala tudi dolga, hladna zima,« je takrat povedal predstavnik Cerna.
Video: Pospeševalnik so morali ustaviti zaradi okvare
Za Cernove rivale je poškodovani transformator priložnost za učenje
Za mnoge fizike je bil uspešen začetek delovanja velikega hadronskega trkalnika bolj presenetljiv kot težave, ki so za pojavile kmalu po začetku poskusa in zaradi katerih so morali poskus tudi ustaviti. Za Cernove rivale so nastale težave nekaj, kar je bilo pričakovano.
Okvare na Cernovem pospeševalniku so poskuse prekinile za več kot pol leta, predvsem zato, ker je več milijard evrov vreden generator tako težko popraviti. S podobnimi težavami so se soočale tudi druge podobne naprave. Strokovnjaki, ki upravljajo ostale tri velike pospeševalnike (dva sta v ZDA, eden pa v Nemčiji), pravijo, da so težave še najbolj presenetile same Cernove znanstvenike. Ostali so jih pričakovali.
Preiskava napak razkrila še več slabosti, popravila ocenjena na več kot 16 milijonov evrov, poskusi pa prestavljeni globoko v leto 2009
Popravila Velikega hadronskega trkalnika bodo stala več kot 16 milijonov evrov, poleg tega pa jih bodo lahko dokončali šele do naslednjega poletja, so v začetku decembra sporočili iz Ženeve. Natančna preiskava je namreč pokazala, da je za uhajanje helija, zaradi česar so morali septembra ustaviti pet milijard evrov vreden LHC, najverjetneje kriva napačna električna povezava.
Pri Cernu so najprej predvidevali, da bo LHC do sedaj že usposobljen, pa jih je presenetila razsežnost popravil, ki trkalnik še čakajo. Sedaj naj bi bila popravila dokončana do konca maja ali začetka junija, tako da bi hadronski trkalnik lahko ponovno zagnali ob koncu junija 2009.
Vendar lahko najverjetneje pričakujejo, da bo tokrat nasprotnikov poskusa in skeptikov, med katerimi so tako laiki kot strokovnjaki, še več. Poleg vseh zapletenih teorij o trkih in pokih se namreč sedaj pojavlja še čisto preprosto vprašanje: kako smo lahko prepričani, da vodje projekta in znanstveniki pri poskusu zares vedo, kaj lahko pričakujejo, če so se ušteli že pri preverjenih in v preteklosti preizkušenih izračunih in nastavitvah, kot sta računalniška varnost in delovanje osnovnih delov pospeševalnika.
Fotogalerija
Veliki hadronski pospeševalnik v Cernu: odgovor za prihodnost, doomsday naprava ali tehnološka polomija?
Komentarji