Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), araştırmacıların gerçekliğin derinliklerini çekmelerini sağlayan modern parçacık fiziğinin bir harikasıdır. Kökenleri 1977'ye kadar uzanıyor, Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü'nün (CERN) eski direktörü Sir John Adams, olağanüstü yüksek enerjilere ulaşabilen bir parçacık hızlandırıcısını barındırabilecek bir yeraltı tüneli inşa etmeyi önerdiğinde, Fizikçi Thomas Schörner-Sadenius'un 2015 tarih makalesi.
Proje yirmi yıl sonra, 1997'de resmen onaylandı ve inşaat, Fransız-İsviçre sınırının altından geçen ve ışık hızını yüzde 99,99'a kadar hızlandırabilen ve parçalayan 16,5 mil uzunluğunda (27 kilometre) bir halkada başladı birlikte. Halkanın içinde, 9.300 mıknatıs yüklü parçacık paketlerini saniyede 11.245 kez iki zıt yönde yönlendirir ve nihayet kafa kafaya çarpışma için bir araya getirir. Tesis, saniyede yaklaşık 600 milyon çarpışma yaratabiliyor, inanılmaz miktarda enerji ve arada bir, egzotik ve daha önce görülmemiş bir ağır parçacık ortaya çıkarıyor. LHC, Fermilab'ın ABD'deki hizmet dışı bırakılan Tevatron'undan önceki rekor tutan partikül hızlandırıcıdan 6,5 kat daha yüksek enerjilerde çalışıyor.
LHC'nin inşa edilmesi için toplam 8 milyar $ 'a mal oldu, 531 milyon $' ı ABD'den geldi. Deneyleri üzerinde 60 farklı ülkeden 8.000'den fazla bilim insanı işbirliği yapıyor. Hızlandırıcı ilk olarak 10 Eylül 2008'de kirişlerini açarak parçacıkları orijinal tasarım yoğunluğunun sadece on milyonda birinde çarpıştı.
Operasyonlara başlamadan önce, bazıları yeni atom parçalayıcısının, belki de tamamen tüketen bir kara delik oluşturarak Dünya'yı yok edeceğinden korkuyordu. Fakat saygın bir fizikçi bu tür endişelerin asılsız olduğunu söylerdi.
CERN Genel Direktörü Robert Aymar geçmişte LiveScience'a verdiği demeçte, "LHC güvenlidir ve risk oluşturabileceğine dair herhangi bir öneri saf kurgudur."
Bu, tesisin yanlış kullanıldığında potansiyel olarak zararlı olamayacağı anlamına gelmez. Eğer hareket halindeki bir uçak gemisinin enerjisini milimetreden daha az bir genişliğe kadar odaklayan kirişe el koyacak olsaydınız, içinden bir delik açacak ve daha sonra tüneldeki radyasyon sizi öldürecekti.
Çığır açan araştırma
Son 10 yılda, LHC, verilerini ayrı ayrı çalıştıran ve analiz eden iki ana deneyi ATLAS ve CMS için atomları bir araya getirdi. Bu, hiçbir işbirliğinin diğerini etkilememesini ve her birinin kardeş deneylerini kontrol etmesini sağlamak içindir. Enstrümanlar temel parçacık fiziğinin birçok alanında 2000'den fazla bilimsel makale üretmiştir.
4 Temmuz 2012'de, bilim dünyası LHC'deki araştırmacılar, Standart fizik Modeli adı verilen beş on yıllık bir teorideki son bulmaca parçası olan Higgs bozonunun keşfini duyurduğunda nefes nefese izledi. Standart Model bilinen tüm parçacıkları ve kuvvetleri (yerçekimi hariç) ve etkileşimlerini hesaba katmaya çalışır. 1964'te İngiliz fizikçi Peter Higgs, şimdi adını taşıyan parçacık hakkında evrende kitlenin nasıl ortaya çıktığını açıklayan bir makale yazdı.
Higgs aslında tüm alana nüfuz eden ve içinden geçen her parçacık üzerinde sürüklenen bir alandır. Bazı parçacıklar tarlada daha yavaş çöker ve bu onların daha büyük kütlelerine karşılık gelir. Higgs bozonu, fizikçilerin yarım yüzyıl boyunca peşinde koştuğu bu alanın bir tezahürüdür. LHC açıkça bu zor ocağı yakalamak için inşa edildi. Sonunda Higgs'in proton kütlesinin 125 katına sahip olduğunu tespit eden Peter Higgs ve Belçikalı teorik fizikçi Francois Englert, 2013 yılında varlığını tahmin ettiği için Nobel Ödülü'ne layık görüldü.
Higgs eldeyken bile, fizikçiler dinlenemez çünkü Standart Model'in hala bazı delikleri vardır. Birincisi, çoğunlukla Einstein'ın görelilik teorileri tarafından kapsanan yerçekimi ile ilgilenmiyor. Ayrıca, evrenin neden zamanın başında kabaca eşit miktarlarda yaratılması gereken antimaddeden değil maddeden oluştuğunu açıklamaz. Ve ilk yaratıldığında henüz keşfedilmemiş olan karanlık madde ve karanlık enerjide tamamen sessizdir.
LHC açılmadan önce, birçok araştırmacı bir sonraki büyük teorinin süpersimetri olarak bilinen bir teori olduğunu söylerdi, bu da bilinen tüm parçacıklara benzer ama çok daha büyük ikiz ortaklar ekler. Bu ağır eşlerden biri veya daha fazlası, karanlık maddeyi oluşturan parçacıklar için mükemmel bir aday olabilirdi. Ve süpersimetri, diğer üç temel kuvvetten neden bu kadar zayıf olduğunu açıklayan yerçekimi ile baş etmeye başlar. Higgs'in keşfinden önce, bazı bilim adamları, bozonun Standart Model'in öngördüğünden biraz farklı olacağını umarak yeni fiziğe işaret ediyordu.
Fakat Higgs ortaya çıktığında, tam olarak Standart Model'in söylediği kütle aralığında inanılmaz derecede normaldi. Bu Standart Model için büyük bir başarı olsa da, fizikçileri devam etmek için iyi bir ipucu olmadan bıraktı. Bazıları, kağıt üzerinde iyi görünen ancak gerçek gözlemlere karşılık gelmeyen teorileri takip eden kayıp yıllar hakkında konuşmaya başladı. Birçoğu, LHC'nin bir sonraki veri toplama çalışmalarının bu karışıklığın bir kısmını gidermeye yardımcı olacağını umuyor.
LHC, iki yıllık iyileştirmeler ve onarımlardan geçmek için Aralık 2018'de kapatıldı. Tekrar çevrimiçi olduğunda, enerjide hafif bir artışla birlikte saniyede çarpışma sayısını iki katına çıkararak atomları parçalayabilecektir. O zaman ne bulacağını kimse tahmin eder. Aynı alanda, ancak LHC'nin boyutunun dört katında bulunan, yerini almak için daha güçlü bir parçacık hızlandırıcıdan zaten söz ediliyor. Muazzam bir yenilenmenin inşa edilmesi 20 yıl ve 27 milyar dolar sürebilir.
