Hadronin törmäyskone: mihin se on tarkoitettu ja missä se sijaitsee?

Melkein jokainen planeetan ihminen tietää, mikä hadronitörmäyskone on. Sen luomista, samoin kuin tällä hetkellä jo tehtyjä löytöjä, kutsutaan tiedemaailmassa uskomattomaksi harppaukseksi kohti tulevaisuutta. Rakenteeltaan se edustaa monimutkaista hiukkaskiihdytintä. Collider-tekniikan ansiosta tutkijat pystyvät nopeuttamaan protoneja ja raskaita ioneja. Aluksi Large Hadron Collider luotiin vahvistamaan Higgsin bosoni. Vaikka jatkotyö ja itse törmäysteknologian uudelleenjärjestely mahdollistavat jo muiden hiukkasten löytämisen. Tämä on tärkein vastaus kysymykseen, miksi hadronin törmäyskonetta tarvitaan.

Maailman ensimmäinen Large Hadron Collider

Maailman ensimmäinen törmäyskone, jota kutsuttiin "Bigiksi", rakennettiin CERNissä ja sijaitsee Ranskan ja Sveitsin rajalla. Sitä pidetään ansaitusti suurimpana ja edistyneimpänä kokeellisena laitoksena kaikista tällä hetkellä maailmassa olevista. Lisäksi, kun hän onnistui selviytymään tehtävästään, tutkijat muuttavat työn suunnittelua ja periaatteita mukauttamalla sitä muiden asioiden etsimiseen. On huomattava, että yli 10 tuhatta tutkijaa ja insinööriä 100 maasta ympäri maailmaa osallistui törmätimen luomiseen, suunnitteluun ja kehittämiseen.

Nimi "Big" annettiin laitteelle juuri sen koon vuoksi. Pääkiihdytinrenkaan kokonaispituus on noin 26,5 km. Törmäyskone itse kiihdyttää raskaita hiukkasia, eli hadroneja. Hadron Collider -tekniikan avulla tutkijat onnistuivat 4. heinäkuuta 2012 löytämään hiukkasen. Vuotta myöhemmin he onnistuivat saamaan vahvistuksen, että se on Higgsin bosoni. Tämän postulaatin esitti ensimmäisen kerran brittiläinen fyysikko Peter Higgs vuonna 1964, mutta vasta 2000-luvun toisen vuosikymmenen alussa tiedemiehet onnistuivat löytämään sille suoran vahvistuksen. Löytynyttä hiukkasta kutsuttiin myös "Jumalan hiukkaseksi", vaikka nimen ensimmäistä versiota kutsuttiin "hiukkaseksi", mutta tietyistä syistä toimittajat eivät sallineet sitä. Tämä löytö mahdollisti vakiomallin täydentämisen ja synnytti monia uusia teorioita.

Mihin Hadron Collider on tarkoitettu?

On epätodennäköistä, että useimmat ihmiset pystyvät täysin ymmärtämään, mikä hadronin törmäyskone on ja mihin se on tarkoitettu. Siitä huolimatta on melko helppoa ymmärtää, miksi tällaista laitetta tarvitaan ja mitä horisontteja se voi avata paitsi tieteelliselle maailmalle, myös koko sivilisaation kehityksen muuttamiseen. Hiukkaskiihdyttimen avulla tutkijat voivat mennä syvemmälle aineeseen kuin koskaan ennen. Näin voimme vahvistaa olemassa olevia ja luoda täysin uusia teorioita, jotka tietysti vaikuttavat ihmisten elämänlaatuun yleensä. Hiukkasten tutkiminen on jo nyt suuresti vaikuttanut tieteellisen maailman tietoon ja ymmärrykseen. Kaikki tämä antaa sinun päästä paljon lähemmäksi maailmankaikkeuden rakenteen ymmärtämistä.

Video siitä, miksi tarvitset hadronitörmäyttimen

Myös LHC ja sen avulla tehtävä tutkimus voivat valaista maailmankaikkeuden syntyä. Tämän ansiosta tutkijat toivovat sekä vahvistavansa että kumoavansa alkuräjähdyksen teorian. Yleisesti ottaen Large Hadron Colliderin luominen mahdollisti suurelta osin sukeltamisen mikrokosmukseen. Joidenkin raporttien mukaan LHC saattaa tulevaisuudessa löytää täysin uusia aika-avaruusteorioita ja -ominaisuuksia. Jotkut tutkijat luovat jo käsitteitä ja teorioita, jotka tuovat lähemmäksi ajan ymmärtämistä ja antavat meille mahdollisuuden harkita matkustamista aika-avaruudessa toisin kuin tieteiselokuvissa. Luonnollisesti monien löytöjen ja käsitteellisten teorioiden vahvistaminen voi kestää vuosikymmeniä, mutta useimmat tutkijat väittävät, että LHC on oikea askel heidän kehityksessään ja löytöessään.

Missä hadronin törmäyskone sijaitsee?

Vaikka kohde on luokiteltu, useimmat ihmiset ovat edelleen kiinnostuneita siitä, missä hadronin törmäyskone sijaitsee. Yhtenä syynä ovat myös pelot ja negatiiviset teoriat siitä, mitä tuhoisia seurauksia kokeilujen seurauksena voi toteutua. Maailman ensimmäinen törmäyskone luotiin Euroopan ydintutkimusjärjestön (CERN) alueelle. Tutkijat kaikkialta maailmasta osallistuivat törmäimen luomiseen, joten sitä ei voida 100% pitää tietyn maan tai organisaation omaisuutena.

Hadron Colliderin historia:

1. LHC:n ensimmäiset testit suoritettiin elokuussa 2008, ja itse laukaisu tapahtui syyskuun 10. päivänä. Vaikka laite lanseerattiin onnistuneesti, tapahtui kuitenkin pian onnettomuus, jonka korjaaminen ja poistaminen kesti vuoden.
2. LHC laukaistiin uudelleen 20. marraskuuta 2009, ja 9. joulukuuta rekisteröitiin protoninsäteiden törmäys ennätysenergialla. Seuraavina vuosina kokeet antoivat yhä selvempiä tuloksia, mikä paransi aikaisempia tuloksia törmäyksissä.
3. Vuonna 2013 törmäyslaitteen työ päätettiin keskeyttää teknisten muutosten ja päivitysten vuoksi.
4. Huhtikuussa 2015 teos entisöitiin, ja onnistuneiden kokeiden ansiosta heinäkuun 14. päivänä löydettiin luokka partikkeleita, jotka tunnetaan nimellä pentakvarkeja.

Onko Venäjällä hadronitörmäyskone?

Harvat ihmiset tietävät, mutta ensimmäinen hiukkaskiihdytin saattaa ilmestyä Neuvostoliitossa. Protvinossa on kehitetty Venäjällä hadronikiihdytintä tai pikemminkin protonikiihdytintä vuodesta 1983. Hanke kuitenkin lopulta jäädytettiin rahoitusvaikeuksien vuoksi.

Tästä huolimatta menestys tieteen kehityksessä ja laajat tulevaisuudennäkymät, jotka avaavat aineen tutkimusta törmäyksessä, pakottivat Venäjän harkitsemaan mielipidettään ja palaamaan ajatukseen oman kiihdyttimen rakentamisesta. Tiedemiesten mukaan tämä avaa uusia energianlähteitä ja jopa tuo ihmiskuntaa lähemmäksi syöpälääkkeen löytämistä. Alustavien arvioiden mukaan hankkeen arvo on jo 16 miljardia ruplaa. CERNissä sijaitsevan "Little Brother" -törmäimen rakentamista ei ole vielä saatu päätökseen, vaikka paljon työtä on jo tehty. Saatavilla olevien tietojen mukaan hankkeen parissa työskentelevät tutkijat kohtasivat yksinomaan taloudellisia ongelmia, joten Big Brother -analogin kohtalo ja menestys riippuvat vain tästä näkökulmasta.

Toistaiseksi on vaikea sanoa, missä hadronin törmäyskone sijaitsee Venäjällä, koska Protvino-kiihdytin ei työn jatkamisesta huolimatta ole vielä edes saavuttanut alkuperäistä suunnitteluvaihetta. Novosibirskissa jo valmiiksi rakenteilla olevaa laitetta ei myöskään ole saatu lopulliseen lanseeraukseen rahoitusongelmien vuoksi. Kaikki Novosibirskin ydinfysiikan instituutin työt saatiin kuitenkin päätökseen. Budker saattaa valmistua jo vuonna 2017.

Törmätimen toimintaan liittyviä huolenaiheita ja negatiivisia teorioita

Jo ennen ensimmäistä laukaisua oli monia teorioita siitä, että törmäyskone on mahdollisesti vaarallinen laite ja voi johtaa räjähteeseen, joka tuhoaisi koko ihmiskunnan ja koko planeetan. Monien vuosien ajan eivät vain tiedemiehet, vaan myös tavalliset ihmiset keskustelivat jatkuvasti siitä, mitä tapahtuisi, jos hadronin törmäyskone räjähtäisi. Jotkut hyvämaineiset tutkijat ovat todenneet, että mustan aukon syntymisen seurauksena koko planeetta voi kadota. Onnistuneet kokeet ja LHC:n tulokset vahvistivat, että tällaiset teoriat jäivät vain lasten kauhutarinaksi, jolla ei ollut tieteellistä perustetta ja joka oli enemmän PR-aihe kuin ongelman todellinen ilmaisu.

Yksi aikamme tunnistetuimmista ja arvostetuimmista tiedemiehistä, Stephen Hawking, sanoi kuitenkin, että Higgsin bosonin kokeet ja löytäminen voivat olla vaarallisia ihmiskunnalle. Emme tietenkään puhu mistään räjähdyksestä, mutta kuuluisa fyysikko pelkää, että bosoni itse pystyy aiheuttamaan sellaisten käsitteiden kuin tila ja aika katoamisen. Hawkingin mukaan Higgsin bosoni on erittäin epävakaa materiaali, joka voi tiettyjen olosuhteiden seurauksena johtaa tyhjiön romahtamiseen. On myös syytä selventää, että hadronitörmäimen toimintaperiaate ei vielä salli puhua tästä, ja tiedemies itse selittää, että teoria voidaan vahvistaa vain planeettakokoisen törmäimen tapauksessa.

Video hadronin törmätäjän toimintaperiaatteesta

Hawkingin mukaan löydetyn hiukkasen vaarallisen potentiaalin vuoksi koko maailmankaikkeus pystyy siirtymään välittömästi eri fyysiseen tilaan. Tästä johtuva aineen epävakaus voi muodostua tietyksi siltaksi väärän ja todellisen tyhjiön välillä. Yleensä hypoteesi itsessään perustuu tyhjiöhajoamisen teoriaan, mikä tarkoittaa sen jakamista kahteen tyyppiin. Hän selittää, että maailmankaikkeuden nykyinen tila on vain väärässä tyhjiössä, mikä on vakaa. Mutta ennen kuin oikean kokoinen törmäyskone on rakennettu, on tuskin syytä huolehtia yhden planeetan älykkäimmistä ihmisistä kuvaileman teorian seurauksista.