Protony letí 99,9999991 % rychlosti světla. To je LHC

Datum 08.09.2024

Foto: René Pajurek

Velký hadronový urychlovač (LHC) je nejvýkonnější urychlovač částic, jaký byl kdy postaven. Spuštěn do provozu byl před 16 lety. Autem z Prahy je to do sídla CERN (European Organization for Nuclear Research), které je součástí tohoto urychlovače, necelých tisíc kilometrů. Pro zájemce z řad široké veřejnosti je přístupná jen nepatrná část, kde dostanou základní informace o poslání tohoto (zatím) největšího vědeckého zařízení na světě. Urychlovač se nachází v tunelu v některých místech až 100 metrů pod zemí v Evropské organizaci pro jaderný výzkum CERN na francouzsko-švýcarských hranicích nedaleko Ženevy.

Co to vastně LHC je? Jde o urychlovač částic, přesněji Velký hadronový urychlovač – Large Hadron Collider (LHC), který roztáčí protony na rychlost blízkou rychlosti světla, při které se srážejí. Samotná centrifuga plná supravodivých magnetů, kde ke srážkám dochází, má obvod 27 kilometrů. Zatím se jedná o největší urychlovač na světě, který byl spuštěný před 16 lety – 10. září 2008.

LHC v číslech

Přesný obvod současného největšího urychlovače LHC je 26 659 m a nachází se v něm celkem 9300 magnetů. LHC je tak největším urychlovačem částic na světě. Všechny magnety jsou zchlazeny na teplotu -193,2 °C (80 K) pomocí 10 080 tun kapalného dusíku a poté budou jsou téměř 120 tunami kapalného helia, které je ochladí na teplotu -271,3 °C (1,9 K).

A teď to nejdůležitější: rychlost. Při plném výkonu se biliony protonů prohánějí kolem prstence urychlovače LHC 11 245krát za sekundu rychlostí 99,9999991 % rychlosti světla. Dva svazky protonů se budou pohybovat s maximální energií 7 TeV (teraelektronvoltů), což odpovídá čelním srážkám o energii 14 TeV. Každou sekundu se uskuteční přibližně 600 milionů srážek. Detektory urychlovače LHC mají důmyslné elektronické spouštěcí systémy, které přesně měří dobu průletu částice s přesností na několik miliardtin sekundy.

Vakuum: aby se zabránilo srážkám s molekulami plynu uvnitř urychlovače, pohybují se svazky částic v ultravysokém vakuu – v dutině prázdné jako meziplanetární prostor. Vnitřní tlak v LHC je 10-13 atm, což je desetkrát méně než tlak na Měsíci!

Teploty: v LHC je extrémní horko i chlad. Když se srazí dva svazky iontů olova (Pb), vytvoří teploty více než 100 000krát vyšší než v jádru Slunce, koncentrované v nepatrném prostoru. Naproti tomu “kryogenní distribuční systém”, který cirkuluje supratekuté helium kolem prstence urychlovače, udržuje v LHC superchladnou teplotu -271,3 °C (1,9 K) – dokonce chladnější než ve vesmíru!

Schematická mapa zobrazující možné umístění budoucího urychlovače FCC. Je na něm zobrazeno i umístění současného urychlovače LHC. Grafika: CERN

CERN má však větší plány. Chce postavit ještě větší urychlovač obvodu 100 kilometrů, který by měl dosáhnout šestinásobek srážkové energie oproti současnému Velkému hadronovému urychlovači. Tento urychlovač by se měl jmenovat Future Circular Collider, FCC. Dosažením nebývale vysokých energií by nový urychlovač umožnil dosud nejhlubší pohled do struktury hmoty a nabídl by možnost objevit nové částice. Studie technické a finanční proveditelnosti FCC bude předložena v roce 2027.

René Pajurek
zdroj: CERN

Redakce Volty.cz pořádá ve dnech 1. a 2. října 2024 Elektrotechnickou výstavu v Ostravě na výstavišti Černá louka.

Vstupenky zdarma si po rychlém vyplnění můžete stáhnout zde.

Stego 700 x 200 px

Komentáře k článku (4)

  1. Dobrý den. Pořád se mluví jen o rychlosti světla. Ale ještě nikdo nezměřil nebo se o tom nehovoří jakou rychlost má tma. Když přestanete svítit tak se ten prostor musí něčím vyplnit a to je asi tma. A jakou má asi rychlost.

    Odpovědět

  3. Dobrý den, konec ateismu dne 3.11.2013 ve 22:00.Pravý tvůrce existuje, matematicky dokázáno:-)

    Odpovědět

Napsat komentář