Büyük Hadron Çarpıştırıcısı: Haberler, Teoriler ve Bilmeniz Gereken Her Şey

İsviçre ve Fransa sınırının derinliklerinde halka şeklindeki devasa bir tesis, parçacıkları inanılmaz hızlarda birbirine püskürtüyor. Bilim insanları bu çarpışmaları gözlemleyerek, aslında gerçekliğin dokusunu oluşturan inanılmaz derecede küçük parçacıkları çok küçük bir zaman dilimi boyunca gözlemlemelerine olanak tanıyor. Bu devasa yapı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) olarak biliniyor ve fizikçilere evrenimizin fiziksel yapısına dair inanılmaz bilgiler sağladı.

Bununla birlikte, LHC ile ilgili her manşet ya mevcut fizik modelini alt üst etme ya da boyutlar arası uzay-zamanda dünyanın sonunu getirecek bir yırtık açma tehdidinde bulunuyor gibi görünüyor. Parçacık hakkında ne kadar bilginin (ve bu konuda yanlış bilginin) orada olduğu göz önüne alındığında çarpıştırıcı hakkında bilmek isteyebileceğiniz her şeyi özetleyen bu basit ama kapsamlı kılavuzu bir araya getirdik bu konuda.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Nedir?

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı 1998 ile 2008 yılları arasında inşa edildi ve ilk operasyonel çalışmasına 20 Kasım 2009'da başladı. Bir elektrik arızasının birkaç ton sıvı helyum soğutma sıvısının cihaza sızmasıyla sonuçlandığı olay nedeniyle bir yıl süren gecikme tünel. Devasa projenin inşaatı 9 milyar dolara mal oldu ve bu da onu şimdiye kadar yapılmış en pahalı makine haline getirdi.

Adından da anlaşılacağı gibi LHC, hadronlar gibi küçük parçacıkların ışınlarını (yani kuarklar olarak bilinen daha da küçük atom altı parçacıklardan oluşan küçük parçacıkları) ultra yüksek hızlarda birbirine çarpar. Bu parçacık ışınları yaklaşık 13 teraelektronvolt (TeV) birleşik enerjiyle fırlatılır ve bunun sonucunda Güneş'in çekirdeğinden yaklaşık 1.000.000 kat daha sıcak olan inanılmaz derecede yoğun parçacıklar ortaya çıkar. Bu, yapının yer altında kalmasının ve 1,9 Kelvin dereceye, yani mutlak sıfırın yaklaşık 1,9 dereceye kadar soğutulmasının birçok nedeninden biridir.

Ancak LHC ile ilgili etkileyici rakamlar yalnızca bunlar değil.

17 millik döngü boyunca yaklaşık 1.600 mıknatıs kıvrılıyor ve ışınları devasa tünelin etrafından birbirine yönlendiriyor. Mıknatıslar, bakır kaplı niyobyum-titanyumun küçük tellerinden oluşuyor; eğer çözülürse, Beş kez Güneş'e ulaşıp geri dönün, ayın etrafını birkaç kez dolanıp geri dönmeye yetecek kadar kalan kısımla Peki.

Tüm bu manyetik malzeme, parçacık ışınlarını ışık hızının hemen altında süper yüksek hızlara hızlandırmaya yardımcı oluyor. Bu kadar hızlı bir şekilde çarpıştıklarında, minik parçacıklar patlayarak atom altı parçacıklara dönüşüyor, çarpıyor ve geri dönüyorlar. Büyük Patlama zamanındaki evrenin koşullarına benzer, yüksek enerjili bir ortamda birbirleriyle Bang. Araştırmacılar bu patlamaların içinde evrenin nasıl çalıştığına dair yeni ipuçları arıyor.

LHC tarafından üretilen büyük miktarda veriyi toplamak ve analiz etmek için, 36 ülkeye yayılmış 170 bilgi işlem merkezinden oluşan küresel bir ağ, her yıl onlarca petabayt veriyi işliyor. Ağ ağı o kadar büyüktür ki şu anda Dünya üzerindeki en büyük dağıtılmış bilgisayar ağı olarak Guinness Dünya Rekorunu elinde tutmaktadır.

Higgs Bozonu ve LHC tarafından yapılan diğer keşifler

Şu anda parçacık fiziğinin nasıl çalıştığını açıklamak için Parçacık Fiziğinin Standart Modelini kullanıyoruz. 20. yüzyıl boyunca çeşitli bilim adamları tarafından formüle edilen Standart Model, bugüne kadar geçerliliğini korumuştur. Evrenin bizim için doğrudan gözlemlenebilen kısımlarını açıklama konusunda tutarlıdır ki bu da evrenin yalnızca yüzde 5'i kadardır. Evren. Bu, karanlık madde ve karanlık enerji ve bunların uyguladığı potansiyel kuvvetler veya etkileşimler de dahil olmak üzere evrenin geri kalan yüzde 95'inin SM'de hesaba katılmamasına neden oluyor.

Hatta kullandığımız parçalar olabilmek henüz cevaplanmamış bazı soruları olduğunu gözlemleyin. Standart model yerçekimini bile hesaba katmıyor ve görelilik teorisiyle bağdaşmıyor. Açıkçası öğreneceğimiz çok şey var.

LHC'nin devreye girdiği yer burasıdır. Şimdiye kadar yapılan LHC deneyleri, Higgs Bozonunun, yani "Tanrı Parçacığı"nın varlığını doğruladı. Standart Model'in 4 Temmuz'da LHC'de yapılan bir testle doğrulanana kadar hiç gözlemlenmeyen teorik yönü, 2012. Higgs Bozonu, evrendeki tüm maddelere kütle kazandıran, bulunması zor, yüksek kütleli bir parçacıktır; temel olarak, nesnelerin fiziksel olarak var olmasını sağlayan şeydir.

Egzotik hadronlar X(3872), Z(4430), Zc (3900) ve Y(4140) gibi diğer parçacıklar da LHC testlerinde gözlemlenenlerin yanı sıra henüz keşfedilmemiş bir takım diğer potansiyel temel parçacıklar onaylanmış.

Higgs Bozonunun keşfi, evrenin fiziksel yasalarını anlamak için ileriye doğru atılmış büyük bir adımdı ama aynı zamanda daha fazla soru ve soruna da yol açtı. Aslına bakılırsa, LHC'nin parçacık fiziği hakkında ortaya çıkardığı şeylerin çoğu, genel olarak cevaplardan çok sorulara yol açıyor. Bu nedenle araştırmacılar, bazı yanıtlar bulma umuduyla parçacıkları bir arada patlatmak için LHC'yi kullanmaya devam ediyor.

LHC'nin güvenliği ve parçacık çarpışması

Elbette bu kadar yüksek miktarda enerji ve pahalı, güçlü ekipmanlarla uğraşırken şu soru ortaya çıkıyor: Bütün bunlar güvenli mi? Kısa cevap evet ama bu, insanların herhangi bir kıyamet günü senaryosu hipotezi kurmasını engellemedi.

Stephen Hawking ve Neil Degrasse Tyson gibi tanınmış bilim adamları, bunun sonucunda meydana gelebilecek olası felaket olaylarını öne sürdüler. LHC'nin kullanımı, mini kara deliklerin oluşumu, Dünya'nın yok edilmesi ve yıkıcı teorik bilgilerin üretilmesi dahil "garipler" olarak bilinen parçacıklar. Hawking ayrıca Higgs Bozonunun tehlikeli ve potansiyel olarak yıkıcı bir keşif olduğu konusunda uyardı. yalnız bırak.

Bununla birlikte, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) tarafından yaptırılan, Amerikan Fizik Derneği tarafından onaylanan iki inceleme, LHC'yi herhangi bir güvenlik endişesinden arındırdı. Aslında belirtildiği gibi raporlar dahilindeLHC'nin ürettiği parçacık çarpışma türleri evrende sürekli olarak meydana gelir ve LHC'den çok daha yüksek hızlarda meydana gelen, ultra yüksek enerjili kozmik ışınlar ile Dünya arasındaki çarpışmalar başarır.

İlgili:Görünüşe göre Büyük Hadron Çarpıştırıcısını kapatmak için tek gereken küçük bir hayvan

Önde gelen bilimsel figürlerin bu tür endişeleri, LHC ile ilgili çok sayıda komplo teorisine yol açtı. İnternetteki daha yaratıcı teoriler, CERN'in LHC'yi cehenneme giden portallar açmak, bizi alternatif gerçekliklere taşımak ve kötü niyetli varlıklarla iletişim kurmak için kullandığını iddia ediyor. Ancak bunlar yalnızca yüzeyi çizer. Araştırmacıların, LHC'nin kendi evrenimizin veya başka boyutların varlığının kanıtlarını keşfetmeye yardımcı olma olasılığını açıkça tartışması, komplo ateşini daha da körüklemekten başka bir işe yaramıyor.

Bu komplo teorilerinin çoğunun öne çıkan yönü CERN'in Hindu Yaratılış Tanrıçası ile bağlantısıdır. ve yıkım, LHC'nin maskotu olarak hizmet veren ve girişine bir heykel diktiren Shiva LHC. Pek çok kişi bunun, CERN'de çok daha dünya dışı bir şeyin gerçekleştiğinin incelikli bir kabulü olduğunu iddia ediyor. Gerçekte heykelin varlığı kolaylıkla açıklanabilir; LHC'nin tamamlanmasını kutlamak amacıyla Hindistan hükümetinin bir hediyesiydi ve CERN bunu hissetti. Shiva'nın yaratılış ve yıkım tanrıçası statüsü LHC'nin durumu için uygun bir metafordu. işlev.

LHC ve parçacık fiziği için sırada ne var?

Artık araştırmacılar Higgs Bozonunu bulmak için LHC'yi kullandığına göre süper yapı için sırada ne var? Higgs Bozonunun keşfi sadece başlangıç. Araştırmacılar başka türde bozonlar ve diğer temel parçacıkları bulmayı ve LHC'yi kullanarak deneye başlamayı umuyorlar. Maddenin her parçacığının başka bir yerde daha büyük bir karşılığı olduğunu öne süren süpersimetri teorisi Evren.

LHC'nin ayrıca 2022'den sonra yüksek parlaklığa yükseltme yapması planlanıyor, bu da sonuçların görülebileceği spektrumu artıracak. Basit bir ifadeyle bu, tünellerin daha iyi aydınlatılması nedeniyle araştırmacıların testleri daha iyi gözlemleyebilecekleri anlamına geliyor.

Bu, bariz nedenlerden dolayı önemlidir, ancak asıl endişe, LHC'nin mevcut parlaklığı göz önüne alındığında potansiyel keşiflerin tükeniyor olabileceğidir. Bir çarpıştırıcının ilk yaşamında, belirli bir parlaklıkta görülebilecek şeylerin sayısı sınırlı olduğundan, keşiflerin sayısı daha sonrakilere göre çok daha fazladır. Potansiyel keşiflerin sayısını arttırmanın tek yolu tesisin parlaklığını veya cihazlarının gücünü arttırmaktır. Yükseltme, parçacık fiziğinin daha da şaşırtıcı yönlerinin incelenmesine olanak tanıyacak.

Hatta bilim insanları bir gün LHC'yi kullanarak karanlık madde alemlerine göz atmayı ve evrenin gizli boyutlarını, potansiyelini araştırmayı umuyorlar. Elbette uzak bir ihtimal ama yine de Higgs bozonunun varlığının doğrulanması bir zamanlar boş bir hayal olarak görülüyordu. Kelime oyunu değil.

Editörlerin Önerileri

• Boeing 737 Max 8 uçağı hakkında bilmeniz gereken her şey
• İşte Boring Company hakkında bilmeniz gereken her şey
• Yapay sinir ağı nedir? İşte bilmeniz gereken her şey
• SpaceX BFR projesi: İlk uçuşlar dahil bilmeniz gereken her şey
• CERN bilim adamları Higgs bozonu parçacığının bozunmasına tanık oldular