For flere år siden ble det spådd at så snart Hadron Collider ble satt i drift, ville verdens undergang komme. Denne enorme proton- og ioneakseleratoren, bygget ved det sveitsiske CERN, er med rette anerkjent som det største eksperimentelle anlegget i verden. Den ble bygget av titusenvis av forskere fra mange land i verden. Det kan virkelig kalles en internasjonal institusjon. Alt startet imidlertid på et helt annet nivå, først og fremst for å kunne bestemme hastigheten til protonet i akseleratoren. Det handler om skapelseshistorien og utviklingsstadier av slike akseleratorer som vil bli diskutert nedenfor.
Begynnelseshistorikk
Etter at tilstedeværelsen av alfapartikler ble oppdaget og atomkjerner begynte å bli studert direkte, begynte folk å prøve å eksperimentere med dem. Til å begynne med var det ikke snakk om noen protonakseleratorer her, siden teknologinivået var relativt lavt. Den sanne epoken med etableringen av akseleratorteknologi begynte først i30-tallet av forrige århundre, da forskere begynte å målrettet utvikle partikkelakselerasjonsordninger. To forskere fra Storbritannia var de første til å designe en spesiell likespenningsgenerator i 1932, som gjorde at de andre kunne begynne æraen med kjernefysikk, som ble mulig i praksis.
Utseendet til syklotronen
Syklotronen, nemlig navnet på den første protonakseleratoren, dukket opp som en idé for forskeren Ernest Lawrence tilbake i 1929, men han var i stand til å designe den først i 1931. Overraskende nok var den første prøven liten nok, bare rundt et dusin centimeter i diameter, og kunne derfor bare akselerere protoner litt. Hele konseptet med akseleratoren hans var å bruke ikke et elektrisk, men et magnetisk felt. Protonakseleratoren i en slik tilstand var ikke rettet mot å direkte akselerere positivt ladede partikler, men å bøye banen deres til en slik tilstand at de fløy i en sirkel i lukket tilstand.
Dette var det som gjorde det mulig å lage en syklotron, bestående av to hule halvskiver, hvor protonene roterte. Alle andre syklotroner var basert på denne teorien, men for å få mye mer kraft ble de mer og mer uhåndterlige. På 40-tallet begynte standardstørrelsen på en slik protonakselerator å være lik bygninger.
Det var for oppfinnelsen av syklotronen at Lawrence ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1939.
Synkrofasotroner
Men da forskere prøvde å gjøre protonakseleratoren kraftigere,Problemer. Ofte var de rent tekniske, siden kravene til det resulterende mediet var utrolig høye, men delvis var de i det faktum at partiklene rett og slett ikke akselererte som det ble krevd av dem. Et nytt gjennombrudd i 1944 ble gjort av Vladimir Veksler, som kom opp med prinsippet om autofase. Overraskende nok gjorde den amerikanske vitenskapsmannen Edwin Macmillan det samme et år senere. De foreslo å justere det elektriske feltet slik at det påvirker selve partiklene, om nødvendig, justere dem eller omvendt bremse dem. Dette gjorde det mulig å holde bevegelsen av partikler i form av en enkelt haug, og ikke en uskarp masse. Slike akseleratorer kalles synkrofasotron.
Collider
For at akseleratoren skulle akselerere protoner til kinetisk energi, begynte det å kreves enda kraftigere strukturer. Dette er hvordan kollidere ble født, som fungerte ved å bruke to stråler av partikler som ville spinne i motsatte retninger. Og siden de ble plassert mot hverandre, ville partiklene kollidere. Ideen ble først født tilbake i 1943 av fysikeren Rolf Wideröe, men det var ikke mulig å utvikle den før på 60-tallet, da nye teknologier dukket opp som kunne gjennomføre denne prosessen. Dette gjorde det mulig å øke antallet nye partikler som ville dukke opp som følge av kollisjonen.
Alle utbygginger de påfølgende årene førte direkte til byggingen av et enormt anlegg - Large Hadron Collider i 2008, som i sin struktur er en ring på 27 kilometer. Det er trodd atdet er eksperimentene som er utført i den som vil bidra til å forstå hvordan vår verden ble formet, og dens dype struktur.
Lansering av Large Hadron Collider
Det første forsøket på å sette denne kollideren i drift ble gjort i september 2008. 10. september regnes som dagen for den offisielle lanseringen. Etter en rekke vellykkede tester skjedde det imidlertid en ulykke - etter 9 dager mislyktes den, og derfor ble den tvunget til å stenge for reparasjoner.
Nye tester begynte først i 2009, men frem til 2014 drev anlegget med ekstremt lavt energiforbruk for å forhindre ytterligere sammenbrudd. Det var på dette tidspunktet Higgs-bosonet ble oppdaget, noe som forårsaket en økning i det vitenskapelige samfunnet.
For øyeblikket utføres nesten all forskning innen tunge ioner og lette kjerner, hvoretter LHC igjen vil være stengt for modernisering frem til 2021. Det antas at det vil kunne fungere til ca. 2034, hvoretter videre forskning vil kreve opprettelse av nye akseleratorer.
Dagens maleri
For øyeblikket har designgrensen for akseleratorer nådd toppen, så det eneste alternativet er å lage en lineær protonakselerator som ligner på de som brukes i medisin, men mye kraftigere. CERN prøvde å gjenskape en miniatyrversjon av enheten, men det var ingen merkbar fremgang på dette området. Denne modellen av en lineær kolliderer er planlagt direkte koblet til LHC for å provoseretettheten og intensiteten til protoner, som deretter vil bli rettet direkte inn i selve kollideren.
Konklusjon
Med ankomsten av kjernefysikk begynte æraen med utvikling av partikkelakseleratorer. De har gått gjennom en rekke stadier, som hver har brakt mange oppdagelser. Nå er det umulig å finne en person som aldri har hørt om Large Hadron Collider i sitt liv. Han er nevnt i bøker, filmer - og forutsier at han vil bidra til å avsløre alle verdens hemmeligheter eller rett og slett avslutte den. Det er ikke sikkert hva alle CERN-eksperimentene vil føre til, men ved bruk av akseleratorer klarte forskerne å svare på mange spørsmål.
