Kdo se obával, že urychlovač LHC by mohl vytvořit černou díru dost velkou na to, aby zničila Zemi, může si po uplynulém týdnu oddechnout. V noci na čtvrtek 21. května urychlovač v evropském středisku CERN poprvé po šesti letech od svého spuštění dosáhl výkonu blízkému tomu, na který byl naplánován. A pořád jsme tu.
Záběry z řídícího stanoviště LHC během průběhu prvního svazku na Květnou neděli 2015.
Co přesně se stalo? V LHC se poprvé srazily částice s energií až 13 teraelektronvoltů (TeV), tedy jen kousek pod plánovanými 14 TeV. (Jednotka TeV se používá k určení energie částic, ale pro jiné účely je příliš malá.) Je to téměř dvojnásobek dosavadních pracovních výkonů, které byly až do přestavby probíhající v posledních dvou letech z opatrnosti omezeny zhruba na 8 TeV. Údaj je vždy součtem energií dvou částic, které jeho okruhem letí proti sobě a nakonec se střetnou, LHC tedy jednotlivé částice - konkrétně protony - urychluje každou na 6,5 TeV.
Upgrade urychlovače měl odstranit všechna slabá místa urychlovacího okruhu. A zatím se zdá, že se to podařilo. Nejdůležitější součástí operace byla náhrada desítky tisíc vodivých spojů u supravodivých magnetů, které předtím nezvládaly proud cca 11 tisíc ampérů nutný k urychlení částic na maximální plánovaný výkon (více o opravě v naší starší zprávě). Došlo i k dalším úpravám, které zvyšují počet srážek probíhajících v urychlovači, takže vědci by měli za stejnou dobu měření získat více údajů. Proběhly i další úpravy, jejich seznam najdete ve vyčerpávajícím článku Vladimíra Wagnera na Osel.cz.
Urychlovač ještě není v plném provozu. Zatím je ve fázi, kdy se ověřují jeho technické parametry, a tak i energie je pod maximem. Dlouho se magnety LHC „trénovaly“ na požadované hodnoty - což probíhá přesně tak, jak slovo „trénovat“ naznačuje. Magnety se postupně zapínají na vyšší a vyšší hodnoty, až ztratí své supravodivé vlastnosti. Pak se vypnou a po „oddechu“ se celý proces opakuje, tentokrát na poněkud vyšší výkon. Proces se opakuje, dokud se nedosáhne cílových hodnot.
Na začátku dubna (přesně 5. 4.) pak hlavní svazek LHC poprvé provedl po své obvodu svazek protonů, postupně s vyššími energiemi. O měsíc později, 6. května, došlo k prvním srážkám částic. Dvacet sedm kilometrů dlouhý hlavní okruh fungoval v tu chvíli jen jako vodící dráha. Energii částicím (cca 900 GeV) dodaly menší urychlovače v areálu CERNu, které jsou propojené s LHC. Během května se energie srážek zvedaly, až kulminovaly v minulém týdnu.
Pohled na čelo detektoru Alice na okruhu LHC
Zatím ale neprobíhala skutečná vědecká měření, hlavní slovo měli inženýři a technici. Sběr fyzikálně zajímavých dat by měl začít hned zkraje června. Analýza těchto údajů bude nějakou dobu trvat, ale pokud fyzikové v této zatím pro ně zcela neznámé oblasti objeví něco skutečně mimořádně nového a překvapivé, mohli bychom to vědět už během několika týdnů. Fyzikové svá očekávání z opatrnosti samozřejmě krotí, ale je to skutečně krok do neznáma, takže možné je cokoliv.
Sem se všichni podepište
Víte, kolik fyziků je zapotřebí k napsání jednoho článku? Od letošního května platí, že mnohem více než než příslušníků libovolné profese k zašroubování žárovky. V časopise Physical Review Letters totiž vyšel článek založený na výsledcích LHC, který bezpečně překonává všechny rekordy v počtu autorů: je jich pod ním podepsáno 5 154.
Text je založený na výsledcích dvou velkých detektorů na LHC (jsou to CMS a ATLAS), která probíhala před dvouletou odstávkou ukončenou letos na jaře a zpřesňuje hmotnost Higgsova bosonu (je to cca 125.09 GeV, s celkovou nepřesností cca 0.3 GeV). Je to důležitá, byť ne převratná práce, která velmi dobře ilustruje, jak složitý experiment LHC je a kolik lidí se na něm podílelo. A protože všichni vědci musí poskytovatelům peněz vykazovat výsledky, a těmi jsou obvykle publikace, musí být u textu uvedeni i lidé, kteří se na samotné práci nepodíleli a dělají „jen“ podpůrnou práci pro hladké fungování experimentu.
Nový článek je vytištěný na 33 stránkách, z nichž 24 obsahuje jen jména autorů a názvy institucí, kde pracují. Seznam autorů je tak obsáhlý, protože pro tuto konkrétní práci se spojily týmy obou zmiňovaných detektorů, které jinak pracují tak trochu „proti sobě“. Obvykle mají za úkol se spíše kontrolovat a poskytovat (každý trochu jiným metodami) pohled na jevy probíhající v urychlovači. Proto článek v počtu autorů výrazně překonává texty na dalších místech tohoto pofidérního žebříčku - na těch jsou totiž další články z výsledků LHC, ale protože je obvykle zveřejňovaly dohromady jen týmy na jednotlivých detektorech, mají obvykle zhruba o dva tisíce autorů méně.
Záběr sestavování detektoru CMS na urychlovači LHC. Je to jeden ze dvou největších detektorů v tunelu pod střediskem CERN, které odvádí hlavní díl práce při hledání Higgsova bosonu
Kromě tohoto „monstrčlánku“ bylo z výsledků LHC v poslední době publikováno (či alespoň předběžně publikováno) i několik dalších zajímavých výsledků, založených také na analýze údajů z provozu před odstávkou. Neobjevilo se v nich zatím nic, co by fyzikům přesně ukázalo, kam zaměřit pozornost, až LHC začne skutečně sbírat údaje z oblasti, kam se částicová fyzika nikdy předtím nepodívala.
Obecně řečeno zatím vše souhlasí s předpověďmi nejrozšířenější teorie, tzv. Standardního modelu. Drobné odchylky se najdou (jako třeba v případě rozpadů mezonů B 0 a B s 0 na dvojici mion a antimion, kde detektor ATLAS detekoval jistý „nadbytek“ těchto podle standardních předpovědí velmi vzácných jevů), ale zatím nedošlo k žádnému dramatickému průlomu. Napětí a zvědavost fyziků před skutečným zahájením experimentů o to větší.
Nahlédněte do urychlovače LHC:
8. dubna 2015 |
Oprava: V článku byla chybně jednotka teraelektronvolt napsána chybně (terra-). Chyba byla opravena.
