The Large Hadron Collider (LHC) je zázrak moderní fyziky částic, který vědcům umožnil nahlédnout do hloubky reality. Jeho počátky sahají až do roku 1977, kdy Sir John Adams, bývalý ředitel Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN), navrhl vybudovat podzemní tunel, který by mohl pojmout urychlovač částic schopný dosáhnout mimořádně vysokých energií, podle Příspěvek z historie 2015 od fyzika Thomase Schörnera-Sadeniuse.
Projekt byl oficiálně schválen o dvacet let později, v roce 1997, a stavba byla zahájena na 16,5 mil dlouhém (27 kilometrovém) kruhu, který prošel pod francouzsko-švýcarskou hranicí schopnou urychlit částice až o 99,99 procent rychlosti světla a rozbít je spolu. Uvnitř prstence vede 9 300 magnetů balíčky nabitých částic ve dvou opačných směrech rychlostí 11 245 krát za sekundu, čímž je konečně spojuje pro čelní srážku. Zařízení je schopno každou sekundu vytvořit asi 600 milionů srážek, které chrlí neuvěřitelná množství energie a jednou za čas i exotickou a nikdy předtím neviděnou těžkou částici. LHC pracuje na energii 6,5krát vyšší než předchozí urychlovač částic, což je Fermilabův vyřazený Tevatron v USA
Stavba LHC stála celkem 8 miliard dolarů, z čehož 531 milionů USD pocházelo ze Spojených států. Na experimentech spolupracuje více než 8 000 vědců ze 60 různých zemí. Urychlovač poprvé zapnul své paprsky 10. září 2008 a srážel částice pouze při desetimiliontině své původní konstrukční intenzity.
Před zahájením provozu se někteří obávali, že nový atomový kouř ničí Zemi, snad vytvořením všeobjímající černé díry. Jakýkoli renomovaný fyzik by však uvedl, že takové starosti jsou neopodstatněné.
„LHC je v bezpečí a jakýkoli náznak, že by to mohlo představovat riziko, je čistá fikce,“ řekl generální ředitel CERN Robert Aymar v LiveScience v minulosti.
To neznamená, že by zařízení nemohlo být škodlivé, pokud by bylo nesprávně použito. Pokud byste měli držet ruku v paprsku, který soustředí energii letadlové lodi při pohybu dolů na šířku menší než milimetr, vytvořilo by to díru přímo a pak by vás záření v tunelu zabilo.
Průkopnický výzkum
Během posledních 10 let LHC rozbila atomy společně pro své dva hlavní experimenty, ATLAS a CMS, které provozují a analyzují svá data samostatně. Tím je zajištěno, že ani spolupráce neovlivní druhou a že každá z nich poskytne kontrolu svého sesterského experimentu. Nástroje vytvořily více než 2 000 vědeckých prací o mnoha oblastech základní fyziky částic.
Dne 4. července 2012 se vědecký svět s nadechnutým dechem díval, jak vědci na LHC oznámili objev Higgsova bosonu, posledního dílu skládačky v pětileté teorii nazvané Standardní model fyziky. Standardní model se snaží vysvětlit všechny známé částice a síly (kromě gravitace) a jejich interakce. V roce 1964 napsal britský fyzik Peter Higgs referát o částici, která nyní nese jeho jméno, a vysvětlila, jak ve vesmíru vzniká masa.
Higgs je vlastně pole, které prostupuje celým prostorem a táhne každou částici, která se jím pohybuje. Některé částice se poletují pomaleji polem, což odpovídá jejich větší hmotnosti. Higgsův boson je projevem tohoto pole, které fyzikové pronásledovali po půl století. LHC byl výslovně postaven, aby konečně zachytil tento nepolapitelný lom. Peter Higgs a belgický teoretický fyzik Francois Englert nakonec získali v roce 2013 Nobelovu cenu za předpovídání její existence.
I když jsou Higgsovi v ruce, fyzici si nemohou odpočinout, protože standardní model má stále nějaké díry. Jednak se nezabývá gravitací, která je většinou pokryta Einsteinovými teoriemi relativity. Také to nevysvětluje, proč je vesmír vyroben z hmoty a nikoli z antihmoty, která měla být vytvořena na počátku ve zhruba stejných množstvích. A je zcela zticha ohledně temné hmoty a temné energie, která musela být objevena, když byla poprvé vytvořena.
Než se LHC zapnul, mnoho vědců by řeklo, že další velká teorie je ta, která se nazývá supersymetrie, která přidává podobné, ale mnohem masivnější dvojčata ke všem známým částicím. Jeden nebo více z těchto těžkých partnerů mohl být dokonalým kandidátem na částice tvořící temnou hmotu. A supersymetrie se začíná zabývat gravitací, což vysvětluje, proč je mnohem slabší než ostatní tři základní síly. Před Higgsovým objevem někteří vědci doufali, že boson skončí trochu jinak, než předpovídal Standardní model, což naznačuje novou fyziku.
Když se však Higgs objevil, bylo to neuvěřitelně normální, přesně v masovém rozsahu, kde to řekl Standardní model. I když je to pro standardní model skvělý úspěch, fyzici nechali pokračovat bez dobrých výsledků. Někteří začali mluvit o ztracených desetiletích pronásledujících teorie, které zněly dobře na papíře, ale zdá se, že neodpovídají skutečným pozorováním. Mnozí doufají, že příští běhy sběru dat LHC pomohou některé z těchto zmatků vyčistit.
LHC se v prosinci 2018 vypnul, aby prošel dvěma roky upgradů a oprav. Až se vrátí online, bude moci rozbít atomy spolu s mírným zvýšením energie, ale při dvojnásobném počtu srážek za sekundu. To, co potom najde, je hádání někoho. Již se hovoří o ještě silnějším urychlovači částic, který by byl nahrazen a který by se nacházel ve stejné oblasti, ale čtyřikrát větší než LHC. Obrovská výměna by mohla trvat 20 let a 27 miliard dolarů, než se dá postavit.
