Kako izgleda kad se remontuje CERN

Evropska organizacija za nuklearna istraživanja (CERN) započela je demontažu delova Velikog hadronskog sudarača (LHC), najvećeg akceleratora čestica na svetu. Tokom velike rekonstrukcije biće zamenjeni neki od njegovih najvažnijih magneta, kako bi naučnici mogli da proizvedu znatno više sudara čestica i prikupe više podataka o osnovnim zakonima fizike.

Kako izgleda kada se remontuje sprava koja je jedno od najvećih tehnoloških dostignuća u dosadašnjoj istoriji civilizacije? Veliki hadronski sudarač nalazi se u podzemnom tunelu dugom 27 kilometara, na granici Švajcarske i Francuske. U njemu se snopovi protona ubrzavaju gotovo do brzine svetlosti, a zatim se usmeravaju jedan prema drugom. Naučnici pomoću ogromnih detektora proučavaju čestice koje nastaju prilikom njihovih sudara.

Za usmeravanje i kontrolu snopova koriste se hiljade magneta različitih vrsta. Posebno važnu ulogu imaju magneti koji fokusiraju snopove neposredno pre sudara. Princip je jednostavan: što su snopovi uži i gušći na mestu gde se ukrštaju, veća je verovatnoća da će se protoni sudariti. Više sudara znači više podataka, a time i veću mogućnost da naučnici uoče izuzetno retke fizičke procese.

Novi magneti jači su 40 puta

U okviru projekta High-Luminosity LHC, odnosno unapređenja sudarača za postizanje veće učestalosti sudara, postojeći magneti biće zamenjeni novom generacijom. Novi magneti koriste superprovodne kalemove od niobijum-kalaja, umesto dosadašnjeg niobijum-titanijuma. Zahvaljujući tome, mogu da stvaraju magnetno polje jačine do 11,3 tesle, približno 40 odsto jače od polja postojećih magneta koje zamenjuju. Oni će omogućiti znatno preciznije fokusiranje snopova protona neposredno pre njihovog sudara.

Novi magneti biće postavljeni uz eksperimente ATLAS i CMS, dva velika detektora pomoću kojih naučnici istražuju elementarne čestice i njihove međusobne interakcije.

Najpre demontaža

Radovi na demontaži počeli su 7. septembra, na delovima sudarača sa obe strane eksperimenata ATLAS i CMS. Planirano je uklanjanje ukupno 28 superprovodnih magneta, uključujući postojeće magnete za fokusiranje snopova.

„Prvi novi kvadrupolni magnet trebalo bi da stigne u tunel početkom 2029. godine. Ukupno će biti ugrađeno 16 kriostata i 28 kriogenih sklopova, što predstavlja veliki poduhvat“, izjavio je Žan-Filip Tok, rukovodilac tima za koordinaciju trećeg velikog zastoja u radu sudarača.

Kriostati su posebno konstruisana kućišta koja omogućavaju održavanje izuzetno niskih temperatura, neophodnih za rad superprovodnih magneta.

Postojeći magneti ugrađeni su između 2005. i 2007. godine, tokom izgradnje LHC-a. Njihova zamena predstavlja jedan od ključnih koraka u modernizaciji akceleratora.

Markus Cerlaut, rukovodilac projekta HiLumi LHC, istakao je da je reč o smeni dve generacije tehnologije, nakon gotovo dve decenije rada postojećih uređaja.

Šta će dobiti naučnici?

Glavni cilj nije da se čestice sudaraju pri znatno većim energijama, već da se poveća broj njihovih sudara. To je posebno važno za istraživanje retkih fizičkih procesa. Kada se određena pojava događa izuzetno retko, naučnici moraju da analiziraju ogroman broj sudara kako bi je pouzdano registrovali i proučili.

Veća količina podataka omogućiće preciznija merenja poznatih čestica i njihovih svojstava, ali i povećati mogućnost da istraživači pronađu odstupanja od postojećih teorijskih predviđanja. Takva odstupanja mogla bi da ukažu na fizičke pojave koje još nisu objašnjene.

Rekonstrukcija Velikog hadronskog sudarača trajaće približno četiri godine. Prema aktuelnom planu CERN-a, unapređeni akcelerator trebalo bi da bude ponovo pokrenut u junu 2030. godine. Nakon modernizacije, očekuje se da će raditi još približno deset godina, omogućavajući naučnicima da prikupe višestruko više podataka o sudarima elementarnih čestica.