Godina je bila 1998, ja sam se spremao za prvo takmičenje iz fizike (hvala Tomi Vojinoviću i Branislavu Rosiću, mojim nastavnicima koji su mi lepo trasirali karijeru), a na granici Švajcarske i Francuske su počeli da podižu zgrade na površini zemlje za ovu spravu:
I mada me je karijera odvela u biologiju ipak sam juče posetio CERN, i to zahvaljujući steemSTEM ekipi!
Šta je uopšte taj CERN?
CERN je skraćenica za Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, organizaciju koja je osnovana 1959. godine, a odabrano društvo zemalja osnivača činila je i naša. Danas je slika malo drugačija...
Današnji kompleks zgrada se prostire na krugu od desetak kilometara u prečniku i dubini od oko 100 m.
Source
Zapravo, kompleks eksperimentalnih objekata je još složeniji.
Ako ste se pitali zašto je tunel u Francuskoj, a ne u Švajcarskoj, odgovor je jednostavan: u Francuskoj zemljište ispod parcela pripada Francuskoj, dok u Švajcarskoj pripada vlasniku, tako da je komplikovano... Ipak, planira se gradnja većeg tunela koji bi išao "iza Ženeve".
U CERN-u radi oko 10.000 ljudi.
Potrošnja struje iznosi oko 120 MW! (kao da svi Beograđani upale po jednu sijalicu).
Cena projekta, oko 5-6 milijarde evra za LHC i nekih 12 - 15 za sve, što i nije mnogo, evro-dva po Zemljaninu.
Vakuum koji se ostvaruje u cevima je vakuumastiji od atmosfere Meseca preko 1000x!
I praktično je najhladnije mesto u svemiru (1.9 K).
Obim kruga po kome se čestice ubrzavaju (LHC) iznosi 26 659 m i čestice okrenu 11 245 krugova svake sekunde (bez da dotaknu zid?! ili bilo šta, zbog toga nam treba vakuum).
Ok, lepo, ali... Čemu ovo služi uopšte?
Praktično od XIX-og veka, fizičari imaju žarku želju da kontrolišu čestice.
Princip je relativno jednostavan i koristi elektromagnete, tako da ideja vuče principe funkcionisanja koji su kao kod starih televizora ili masenih spektrometara.
Ovo Vam govorim da biste stekli predstavu o tome koliko su elementarne nauke bitne.
Pomoću tih saznanja, možemo konstruisati uređaje o kojima danas i ne razmišljamo, a cena je zanemarljiva, reda veličine nekoliko evra po po čoveku, za celi život.
Čak i internet koji danas koristimo potpuno besplatan, nastao je u CERN-u, napravljen za potrebe istraživanja.
Prvi website možete posetiti ovde.
Razvoj misli:
1870 - 1920: doba otkrivanja strukture materije. Prvo su otkriveni elektroni J.J. Thomson (inače, Thmospon-i, otac i sin su obojica dobili Nobelove nagrade za 2 različita otkrića). Negde pred Prvi svetski rat, razumeli smo da se atomi sastoje od elektrona i teškog jezgra koje samo po sebi ima neku strukuru. Do pred Drugi svetski rat, otkrili smo da su to protoni i neutroni
1960 - : doba kvarkova, u teroiji dokazanih od strane Murray Gell-Mann i George Zweig, i u praksi dokazanih u SLAC, Američkoj verziji CERN-a
source
- 1970 - danas: Standardni model
Sada postaje komplikovano (*i za mene koji ovo pišem):
Prema standardnom modelu, svet na okupu drže 4 sile: elektromagnetna, jaka, slaba i gravitaciona.
Gravitaciona nas u ovom slučaju ne zanima, pošto je u odnosu na jaku slabija 1041 puta.
Ovi crveni koje vidite na šemi su nosioci sile. Za razliku od fotona koji su bez mase, prenosioci slabe sile prenose i masu.
W i Z su indirektno dokazani u CERN-u, tačnije u LEP.
Ali, u tom slučaju, pokvarila bi se simetrija. Drugim rečima, susrećemo se sa onim problemom iz vica: ako Perica ima 6 jabuka i da Marici 3, koliko svako od njih ima krušaka? Sa tom svrhom, modelu je dodat i Higsov bozon (i on je dokazan u CERN-u...).
Ako se pitate šta su ove tri kolone kod ljubičastih i zelenih, to su generacije tokom deljenja elementarnih čestica. Između generacija, čestice se razlikuju po ukusu i masi, a interakcije između njih ostaju iste. Ozbiljno, ta dodatna dimanzija se zove "ukus", pošto nemamo reči kojima umemo da opišemo takva svojstva, stavili smo poznatu reč.
Zamislite da imate 185 cm, 76 kg, 36.5 Celzijusa i dimenziju ukusa "sladak" (*što odgovara opisu mene, manje-više).
Pre nego što ponovo postanem dosadan...
U velikoj lopti koju je sponzorisao Rolex, može se videti izložba posvećena otkrićima u CERN-u.
Ovaj globus se stvarno okreće, a projektor ga obasjava sa sve aktivnim linkovima, pa je osećaj poput onoga koji je imao Tom Kruz u filmu "Minority Report"
Takođe, imaju i detektor kosmičkog zračenja, koji svetli svaki put kada ga pogodi zrak - voleo bih da imam jedan u sobi...
Takođe, puštaju filmove o nastanku svemira. Nije da znamo kako je nastao, ali eksperimentalno znamo šta se desilo 10-12 sekundi ranije.
Koliko je 10-12 , pokušaću da Vam objasnim. Zamislite najmanju kap koju možete da vidite, neka to bude 10-12 sekunde. E, jedna sekunda je bazen 20 x 25 x 2 metra.
I postao sam dosadan...
U uglu na slici sa leptonima i kvarkovima vidite vrednost u MeV i GeV, i to će Vam biti odgovor na pitanje čemu služi sva ova skalamerija. Da biste razbili ove čestice, morate da ih sudarite suludim brzinama.
Obična svetlost ima oko 1 - 10 eV, X-zraci (rentgen) je reda veličine keV, gama zračenje MeV, a nama treba Tera...
I milioni sudara u sekundi, kako bi se detektovalo nešto novo.
I da, potrebni su nam detektori.
Ono ogromno, okruglo sa prve slike je Compact Muon Solenoid. Ako ste čitali dosadni deo, videli ste da je muon (zeleni, u sredini šeme) elektron druge generacije.
Unutar sebe, sadrži traker muona, elektrona i hadrona (čestica napravljnih od kvarkova) koji je napravljen od 75.000.000 silikonskih senzora (o da, svaki je kalibrisan, posebno), raspoređenih u 13/14 nivoa (ne znam zašto baš 13/ 14, zavera, valjda...)
Sledeći nivo detektora su kalorimetri, napravljenih od olovnog stakla (izgleda kao staklo, teško je kao olovo) i time se meri energija elektrona i fotona.
Treći nivo je hadronski kalorimetar (ako ste čitali dosadni deo, hadroni su ono sa masom, napravljeni od kvarkova) i tu se detektuju kvarkovi, gluoni (ono što drži kvarkove) i neutrini. Izgledaju vrlo ne-impresivno, plastični kvadri, generalno govoreći.
Četvrti sloj je magnet, snage 4 Tesla, to je kao solidan MRI skener. Pošto je ogroman, ima uskladištenu snagu od nekih 500 kg TNT-a.
I nakon što su muoni prošli kroz sve prethodne slojeve neozleđeni, čekaju se u petom nivou detektora.
Najbitnija pitanja:
Jel će da naprave crnu rupu?
Napravili su ih, traju 10-27 s, ništa se nije desilo
Šta ako otkriju nove dimenzije?
Već jesu, vidite objašnjenje o slatkom u dosadnom delu teksta - sve je ok
Da li CERN menja klimu?
Lokalno da, hoće da nastaje poledica pošto se ceo kompleks od 20 km drži na istoj temperaturi kako bi svi senzori lepo radili.
Šta ako naprave antimateriju?
I to je ok, odavno je pravimo, link
Zašto ne ulože u "nešto pametno"?
Za napredovanje su nam potrebni izazovi. A samo rešavanjem danas nepostojećih problema možemo da stvorimo novu tehnologiju. Mikrotalasna je nastala iz radara. CT skener, detektor dima, mnogo različitih izolacionih i keramičkih materijala je nastao iz programa Apollo. Internet po kome sada pišemo je nastao iz potreba CERN-a, kao i algoritmi za mašinsko učenje, skeniranje zenica i slično, a onda dato ljudima besplatno na korišćenje.
CERN je koštao taman toliko da se svakom Zemljaninu kupi 1 hleb i 1 pašteta - i nema više.
Dodajte projekat sekvenciranja humanog genoma i nekoliko svemirskih misija, ostaće za koka-kolu.
Verujte mi, ono što dobijamo od tih nekoliko desetina hiljada izuzetnih nema cenu.
Uzgred, Barsa košta koliko i budžet CERN-a za naredne 3 godine.
Reference:
- Brošura za LHC
- Prvi vebsajt
- Predavanje
- http://cms.cern/detector
- https://home.cern/about/physics/extra-dimensions-gravitons-and-tiny-black-holes
- Kurs o fizici čestica u 7 delova, vidite kod: @lemouth
Hvala do neba za ovo iskustvo
