LHC - wielki zderzacz hadronowy

Zbliżając się do XXI wieku fizyka cząstek elementarnych koncentruje się już nie na odkrywaniu podstawowych składników materii, lecz na próbach zrozumienia ich właściwości. Maszyną mającą przenieść fizyków w tę nową ekscytującą fazę badań jest budowany obecnie w CERN-ie wielki zderzacz hadronowy LHC (Large Hadron Collider).

Jak wykazuje teoria, odpowiedzi na niektóre z pozostających pytań możemy spodziewać sie osiągając energię zderzeń rzędu 1 TeV (jednego teraelektronowolta). Jest to energia bilion razy większa od pojawiających się w typowych procesach biologicznych czy chemicznych, lecz tylko dziesięć razy przekraczająca osiągnięcia obecnych akceleratorów cząstek. Taką właśnie energię uzyskamy w LHC.

Najłatwiejszą drogą uzyskania energii 1 TeV jest zderzanie stosunkowo łatwych do produkcji i przyspieszania wiązek protonów. Protony są jednak obiektami złożonymi, składającymi się z kwarków i gluonów (nośników oddziaływań silnych), dzielących ich energię między siebie. LHC będzie musiał więc zderzać wiązki protonów o wyższych energiach, około 7 TeV, aby móc uzyskać energie rzędu 1 TeV przypadające na cząstki elementarne (kwarki, gluony).

Tradycją CERN-u jest budowanie nowych maszyn przy wykorzystaniu wcześniejszych inwestycji, czyli już istniejących akceleratorów. LEP wykorzystuje synchrotron protonowy (PS), pierwszy akcelerator protonów w CERN-ie wybudowany jakieś 40 lat temu oraz supersynchrotron protonowy (SPS) skonstruowany w latach 70-tych. Akceleratory te będą również użyte w LHC do wytwarzania wiązki protonów. Ponadto LHC będzie wybudowany w tunelu akceleratora LEP, dzięki czemu nowe, wielkie prace ziemne nie będą konieczne. LHC będzie początkowo zainstalowany w miejsce LEP-u, lecz w przyszłości LEP może być ponownie złożony. Jego magnesy zostaną zainstalowane na magnesach LHC, co otworzy możliwości nowych badań z połączonym wykorzystaniem obu akceleratorów.