Large Hadron Collider du izena tramankulutzarrak, edo tramankulu multzoak, eta duela zazpi urte eta erdi hasi ziren eraikitzen, baina proiektuaren prestakuntza osoak ia 20 urte hartu ditu. LHC, zertarako? Partikulei sekulako energiarekin talka eginarazteko elkarren kontra, eta hortik zer ateratzen den aztertzeko. Talka eginaraziko dieten partikulak gehienbat nukleo handikoakizango dira, protoiak eta horien neurrikoak, hots, hadroiak.
Azkenean materia nola osatzen den ulertzea da xedea. Eta ez da xede makala. Mundu azpiatomikoan murgiltzean, materiaren muinerako bidaian, oraindik esploratzeko lurralde ugari dituzten partikulekin aritzen dira fisikariak.
Unibertsoa nola osatzen zen jakin nahian Demokritok atomoaren (zatiezina esan nahi du hitzak grekoz) kontzeptua aipatu zuenetik, panpina errusiar batekin jolasean aritu dira materiaren osagaiak eta egitura ulertzeko saioan. Zatiezina zela uste zutena zatitu zitekeela jabetzen baitziren behin eta berriz; atomoa deitu zena, protoi, elektroi eta neutroiez osatuta dagoela; protoiak eta neutroiak, quarkez, eta quarkak, gluoi izeneko partikulen bidez lotzen direla; eta badaudela oinarrizko partikula gehiago.
Partikula azpiatomikoen egitura ulertzeko helburua duen teoriari Eredu Estandarra esaten diote. Gero eta partikula gehiago aurkitu dira teoria horri esker, eta haien arteko elkarrekintzak ulergarriago bihurtu, baina oraindik galdera garrantzitsu asko daude erantzunik gabe Eredu Estandarrean. LHCn egingo diren esperimentuekin panorama nahaspilatsu eta osatugabe hori argitzen saiatuko dira milaka zientzialari.
Zuloa, Geneva aintzira ondoan
Eta zenbat eta txikiagoa behatu nahi dena, handiagoa horretarako tresna. Azeleragailuekin hori gertatzen dela dirudi behintzat. 1930eko urteetan Ernest Lawrencek asmatutako lehen partikula azeleragailu zirkularra, ziklotroia, ez zen bere eskua baino handiagoa. Orain, Geneva aintzira ondoan, Suitzaren eta Frantziaren arteko mugan dauden CERN laborategiko instalazioetan eraiki dute LHC. 27 kilometroko diametroa duen eraztuntzarra zeukaten han lur azpian, LEP azeleragailuarentzat eta toki hori behar zuten LHCrentzat.
Elektroiak eta antzeko neurriko partikulak azeleratzen ziren LEPen. Baina orain hadroien bihotzean barneratu nahi dute zientzialariek, eta halako partikulak desegiteko izugarrizko energia behar da. Azeleragailu bakarra ez, bost azeleragailu ditu berez LHCk. Partikula sortak batetik bestera igaroko dira gero eta bizkorrago, eraztuneko toki jakin batzuetan talka egiten duten arte.
Partikula sortak ia argiaren abiadurara iritsiko dira (%99,99ra), eta abiada horretan eraztunari 11.245 itzuli emango dizkiote segundo bakarrean. Energia handieneko unean, sorta bakoitzak 7 TeVko (teraelektronvolt) energiarekin bidaiatuko duenez, bi sortaren arteko talkaren energia izugarria izango da, 14 TeVkoa.
Partikula sortei abiadura hori eman ahal izateko, eraztunaren hodiak ahalik eta hutsen egon behar du. Eta izan, eguzki sistemako tokirik hutsena izango da, hodi barruan hiru milioi molekula bakarrik hartuko ditu zentimetro kubo bakoitzak.
Galaxiako toki beroena
CERNek emandako datuak arranditsuak dira: partikulek talka egiten dutenean, galaxiako tenperatura handienak iritsiko dira, gune txiki-txiki hori eguzkiaren erdigunea baino 100.000 aldiz beroago egongo baita.
Aldi berean, LHCko eraztuna kanpoko espazioa baino hotzago egongo da, partikula sortak abiada horretan jarri ahal izateko eta nahi diren tokitik bideratu ahal izateko material supereroalezko elektroimanak ezinbesteko direlako. Baina, materiak supereroaleak, supereroale izan daitezen, oso tenperatura txikian jardun behar dute. Helio likido bidezko sistemarekin eraztuneko tenperatura zero azpitik 273 gradura jarriko dute. Hain zuzen, sistema hori izango da LHCn energia gehien kontsumituko duena, esperimentuek baino gehiago. Hilabeteak daramatzate CERNen eraztuna pixkanaka-pixkanaka hozten.
8.000 imanetik gora ditu azeleragailuak, eta horietatik 1.600 bat 15 metroko luzerakoak eta 35 tonakoak. Imanen egiteko nagusia partikula sortak gidatzea da. Eta horretarako espazioa behar dute, partikula azeleratuek zuzen joateko duten joera bideratzeko. Hortik, besteak beste, ia 27 kilometroko luzerako tunelaren beharra.
Ahalik eta makina handiena txikienean bila aritzeko. Izan ere, erantzun nahi diren galderak ere handiak dira. Gizakiak ingurura begiratu eta betidanik galdetu baitu: zer da hau guztia?
Detektagailuak
ATLAS ETA CMSHelburu orokorreko esperimentua dira biak, ATLAS eta CMS; hots, unibertsoko oinarrizko indarrak eta materiaren izaera ikertzeko balioko dute. Besteak beste, biak ariko dira Higgs bosoiaren bila; edo ezagutzen ditugun hiru dimentsioez gain besterik existitzen den aztertzen; edo unibertsoaren %96 hartuko luketen materia eta energia ilunaren izaera argitzen. Bi detektagailuek helburu berberak dituzte, baina diseinuan eta funtzionamenduan desberdinak dira.
LHC
Galdera handi bati eman nahi diote erantzuna esperimentu honekin: Zergatik existitzen da existitzen dena? Unibertsoko gauza guztiak materiaz eginak dira. Big Bangak, ordea, teorian, materia eta bere kontrako antimateria kopuru berdinak sortuko zituen, eta biek elkar jango zuten unibertsoa hutsik utzi. Baina, guretzat mesede, materiazko unibertso bat daukagu. Baina... zergatik?
ALICE
Nolabait Big Bangeko momentura bidaiatu nahi dute esperimentu honekin. Guk atomoz eratuta ezagutzen dugu materia, baina Big Banga gertatu eta eta berehala, materia quarkez eta gluoiz osatutako plasma moduko bat izan zela uste da. Eguzkiaren erdigunekoa baino 100.000 aldiz tenperatura beroagoekin plasma hori sortu nahi dute fisikariek, eta guk ezagutzen dugun materia arrunterako zer bide egiten duen aztertu.
TOTEM
CMS detektagailuaren ondoan eraikia, TOTEMek partikulak aztertuko ditu, helburu orokorretatik haratago. Esaterako, protoien tamaina zehaztasunez neurtzen saiatuko da.
LHC
ATLASen ondoan dago eta handik ateratzen diren partikulak aztertuko ditu detektagailu txikien multzo honek, eta izpi kosmikoak ere ikertuko ditu.
Laborategi erraldoia, Frantzia eta Suitza arteko mugan
CERN munduko ikerketa zentro inportanteenetako bat izan da sortu zenetik, 1954tik. Orduan 12 ziren egitasmoan parte hartu zuten herrialdeak, eta gaur egun 20 dira. 2.500 langile ditu, baina 85 herrialdetako 580 unibertsitate eta erakundetako zortzi bat mila zientzialari joan dira hara euren ikerketak egitera.3.000
Kostua: Egia da LHCrentzat LEP azeleragailu zaharraren tunela erabiltzeak egitasmo erraldoiaren kostua apaldu duela. Hala ere, detektagailuen kostua aintzat hartu gabe, 3.000 milioi euro inguruko inbertsioa behar izan da LHC eraikitzeko.Europa eta AEBak, elkarrekin lanean eta elkarrekin lehian
2000. urtean LEP azeleragailua itxi egin zuten CERNen. Munduko ahaltsuena zen, eta Higgs bosoia aurkitzear omen zegoen. Baina LHC berriak behar zuen tunela. Eta zazpi urtez, Europa azeleragailu gabe egon da. Denbora hori baliatu nahi izan dute AEBetan Higgs bosoia detektatzearen lorpena eskuratzeko. Chicagon, Fermilaben Tevatron azeleragailua jo eta ke aritu da, baina badirudi ez duela nahikoa indar. LHC abian jartzearekin batera, Europak atzera lidergoa berreskuratuko du alor honetan. Dena den, AEBek dirua jarri dute LHCn, baita ikerlariak ere. Orain arteko proiektuaren matxura handienetako bat Fermilabek eraikitako iman akastun batzuek eragin dute.Zulo beltzak sortzeko arriskua?
Alice detektagailuan materiak hainbesteko dentsitatea hartuko du, non ez den baztertzen zulo beltzak sortzea, arriskuak oso txikiak izan arren. Bada Lurra irentsiko duen zuloaz hitz egin duenik, baina CERNen ezetz diote. Sortzekotan, zulo beltzak mikroskopikoak lirateke eta istant batean desegingo lirateke.World Wide Weben sorlekua, eta orain, GRIDena
Duela 20 urte, CERNen Internet bidez informazioa elkarrekin trukatzeko modua sortu zen: World Wide Web delakoa. Orain, hainbat herrialdetan dauden 100.000 ordenagailurekin, LHCk sortuko duen informazioa (urtean 15 milioi gigabyte) bildu eta eskura izango dute: GRID (arranparrila) deitu diote sistemari.Lehen helburua: Higgs bosoia detektatzea
Masaren jatorria azalduko lukeen hipotesia egiaztatzeko, Higgs bosoia topatzea da LHCren lehentasunaI. Lasa Donostia
Informazio teknologien gizarte honetan gizaki harroak erantzun guztien jabe dirudi. Baina oraindik erantzunik gabeko galdera asko dago bizitzaren eta unibertsoaren mekanismoak ulertzeko bidean, eta galdera horiek ez dira nolanahikoak, gainera.
Partikula txikien fisika ordenatzen saiatzen den eredu estandarrak, esaterako, arazo handi bat du: ez du partikulen masa azaltzen. Zerk ematen die masa partikulei? Partikula askok masa baitute; elektroiek, protoiek, neutroiek... Eredu estandar klasikoaren teoriak, ordea, masarik gabe ulertzen ditu partikula guztiak.
Konponbide bila, duela 40 urte baino gehiago garatu zen masaren jatorria azalduko lukeen hipotesia. Peter Higgs eskoziarraren izena hartu zuen, teoriaren garapenean beste hainbat fisikarik parte hartu bazuten ere. Hipotesiaren arabera, partikula guztiak eremu baten barruan daude. Higgs eremu horretan mugitzean, partikula batzuek eremuarekin elkarrekintzan masa hartuko lukete; beste partikula batzuek, aldiz, fotoiek esaterako, ez lukete elkarrekintzarik izango eremuarekin, eta horregatik ez lukete masarik izango.
Demagun partikulak lokaztian dabiltzala korrika. Mendiko botekin doazenek lokatz ugari bilduko dute; beste batzuek, ia ez dute lohirik hartuko euren oinetako arinetan, eta beste batzuek lokatz gainean irrist egingo dute soilik, inolako lokatzik hartu gabe. Higgs eremua lokaztia litzateke.
Eta zer da Higgs bosoia? Funtsean, Higgs eremua eta Higgs bosoia gauza bera dira. Bosoia, nolabait, eremua transmititzen duen partikula litzateke. Eremu elektromagnetikoa ere partikula batek transmititzen du: fotoiak.
Kontua da orain arte ez dela Higgs bosoia existitzen denik frogatu. Ez da batere erraza eta. Beste partikula azpiatomikoekin alderatuta, existitzen bada, Higgs bosoiak oso masiboa behar du izan. Haren masa protoi batena baino 100 edo 200 aldiz handiagoa izango litzateke, eta bosoi hori atzemateko beharko liratekeen talkek oso energia handia behar dute. Zenbat eta energia gehiago talkan, orduan eta masiboagoak dira hondarrean agertzen diren partikulak.
Eta non egingo dira inon baino energia handiagoko talkak? LHCn. Detektagailuetako bi prestatu dituzte Higgs bosoiaren aztarnak atzemateko. Eta bien artean ere halako lehia bat badago ea nork topatuko duen lehendabizi. Herrialdeen arteko lehia ere badago hura atzematen lehena izateko. AEBetan Fermilab erakundearen Tevatron azeleragailuak Chicagon urteak daramatza Higgs bosoiaren bila, baina ez du topatu. Europak orain azeleragailu handiagoa izango du, eta arrakastarako aukera handiagoa.
