Large Hadron Collider

Hur det fungerar

LHC joniserar väteatomer för att få fram deras protoner. En väteatom består endast av en proton och en elektron. När de joniserar atomerna tar de bort den ena elektronen för att ge dem en positiv nettoladdning. Vätgasprotonerna styrs sedan genom cirkeln med hjälp av elektromagneter. För att magneterna ska vara tillräckligt starka måste det vara mycket kallt. Tunnelns insida kyls av flytande helium. De håller temperaturen strax över den absoluta nollpunkten. Protonerna träffar varandra med nära ljusets hastighet och omvandlas till energi med hjälp av E=mc2. Sedan vänder det sig om och skapar massa. Vid kollisionsplatsen finns det fyra lager av detektorer. Explosionen passerar genom varje skikt och varje detektor registrerar ett annat skede av reaktionen.

När partiklarna träffar varandra omvandlas deras energi till många olika partiklar, och känsliga detektorer håller reda på vilka delar som skapas. Genom att titta noga på detektordata kan forskarna studera vad partiklarna består av och hur partiklarna interagerar. Detta är det enda sättet att upptäcka vissa partiklar eftersom det krävs mycket hög energi för att skapa dem. LHC:s partikelkollisioner har den energi som behövs.

LHC består av tre huvuddelar. Partikelacceleratorn, de fyra detektorerna och nätet. Acceleratorn skapar kollisionen, men resultaten kan inte observeras direkt. Detektorerna omvandlar det till användbara data och skickar dem till nätet. Grid är ett datornätverk som forskarna använder för att tolka uppgifterna. Det finns 170 platser i 36 olika länder som är fyllda med vanliga stationära datorer. Alla dessa datorer är sammankopplade och tillsammans fungerar de som en superdator. LHC:s Grid anses vara den mest kraftfulla superdator som någonsin byggts. Datorerna delar på processorkraft och datalagringsutrymme.

Grid är mycket kraftfullt, men det kan bara ta in ungefär en procent av de data som det får från detektorerna. Dess begränsningar har motiverat försök att skapa kvantdatorer, som skulle kunna använda det som LHC har lärt oss om kvantmekanik för att göra snabbare datorer.

Forskarna använde LHC för att hitta Higgsbosonen, en partikel som enligt standardmodellen skulle existera.

Vissa trodde att LHC skulle kunna skapa ett svart hål, vilket skulle vara mycket farligt. Det finns två skäl att inte vara orolig. Det första är att LHC inte gjorde något som de kosmiska strålar som träffar jorden varje dag inte gör, och dessa strålar skapar inte svarta hål. Det andra skälet är att även om LHC skapade svarta hål skulle de vara mycket små. Ju mindre ett svart hål är, desto kortare är dess livslängd. Mycket små svarta hål skulle avdunsta innan de kan skada människor.

LHC användes för första gången den 10 september 2008, men den fungerade inte eftersom ett kylsystem gick sönder. Magneterna som hjälper till att flytta de laddade partiklarna måste vara kalla. Felet gjorde att en del av anläggningen kollapsade. Laboratoriet stängdes för vintern och kollideraren användes inte igen förrän i november 2009. Medan den reparerades använde forskarna Tevatron för att leta efter Higgsbosonen. När LHC återstartades i november 2009 satte den ett nytt hastighetsrekord genom att accelerera protoner till 1,18 TeV (teraelektronvolt, eller triljon elektronvolt). Den 30 mars 2010 skapade LHC en kollision vid 3,5 TeV.