Návštěva v CERN 2013

09.12.2013

Jak asi známo, pod zkratkou CERN se skrývá francouzský název instituce Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Tento název se do češtiny obvykle překládá jako Evropské centrum jaderného výzkumu. Toto výzkumné zařízení, na pomezí Švýcarska a Francie, nedaleko Ženevy, bylo založeno v roce 1954. Dnes se zde na výzkumu podílí dvacet členských zemí včetně České republiky.

V letošním roce sdružení AGA (ALDEBARAN GROUP FOR ASTROPHYSICS) zorganizovalo už čtvrtou výpravu do tohoto špičkového vědeckého zařízení (první se uskutečnila v roce 2007). Díky pochopení a vstřícnosti prof. Petra Kulhánka jsem měl společně s dalšími třemi kolegy možnost připojit se k již už tak početné skupině studentů a zájemců. Celá výprava čítala 24 osob. V rámci plánu výpravy jsme první den postupně navštívili ATLAS, testovací halu SM18, LEIR, antiprotonový zpomalovač a LINAC. Další den jsme měli vyhrazen na Glób a výstavu Mikrokosmos a odpolední výlet do pohoří Jura

Pokud se podíváme do minulosti CERNu, tak mezi jeho největší přínosy patří objev částic slabé interakce, příprava antivodíku, objev kvarkového-gluonového plazmatu a z posledních let objev Higgsovy částice. Komu by to nestačilo, nutno ještě připomenout také to, že zde byl vynalezen a poprvé využit Web.

V době návštěvy probíhala plánovaná odstávka LHC (Large hadron Collider), největšího urychlovače světa (jeho obvod měří 27 km). V průběhu odstávky budou vyměněny poškozené části detektorů, některé magnety a probíhá také pečlivá kontrola všech zařízení. Po ukončení odstávky bude LHC schopen pracovat na své nominální energii 14 TeV (do doby odstávky pracoval přibližně s poloviční energií)

První a největším přístrojem, který jsme navštívili, byl ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). Je největší ze čtyř detektorů umístěných na LHC. Nachází se v hloubce asi 100 metrů pod povrchem a jeho hmotnost činí 7 000 tun. Jde o víceúčelové zařízení schopné detekovat nejrůznější částice vznikající při srážkách urychlených protonů. Právě zde byla objevena v roce 2012 Higgsova částice. Díky odstávce jsme se mohli z návštěvnické galerie podívat do útrob rozevřeného detektoru.

Další navštívené zařízení má opačný účel než LHC. Jednalo se o antiprotonový zpomalovač. V průběhu srážek protonů s hmotou vzniká množství párů proton-antiproton. Antiprotony z těchto srážek mohou být využívány k dalším experimentům, ale nejprve je potřeba je zpomalit. K tomu slouží antiprotonový zpomalovač (AD, Antiproton Decellerator). Antiprotony jsou magnetickým polem vedeny v uzavřené dráze a fokusovány, elektrické pole pak slouží k jejich zpomalování. Takto zpomalení antiprotony jsou dále zpomalovány chlazením (pomocí elektronů) a teprve pak mohou být ochlazené antiprotony drženy v magnetických pastech (například „past“ Apha). Z těchto antiprotonů je pak připravován po přidání pozitronů antivodík, který je dále zkoumán (například chování antivodíku v gravitaci aj.). K těmto experimentům slouží experimentální hala nad antiprotonovým zpomalovačem.

Dalším zajímavým zařízením, které jsme měli možnost navštívit, byl kruhový urychlovač, který urychluje jádra olova přicházející z lineárního urychlovače Linac 3. Jedná se o zařízení LEIR (Low Energy Ion Ring), které urychlí jádra olova z energie 4 MeV na 70 MeV. Takto urychlená jádra jsou dále urychlována v protonovém synchrotronu a poté v tom největším co v CERNu mají, v LHC. Ke srážkám jader olova dochází v detektoru ALICE, kde vytvoří kvarkové-gluonové plazma, tedy pralátky, z níž vznikal vesmír a která v něm byla přítomna v časech kratších než deset mikrosekund.

Ve stejné hale pak najdeme také Linac (Linear Accelerator), lineární urychlovač, který představuje úplně první stupeň urychlování v celém systému. Zdrojem je bombička s čistým vodíkem, který je dodáván do ionizační komory. Poté jsou protony elektrickým polem rozděleny do shluků (balíčků, bančů), která jsou vedeny do lineárního urychlovače. Zde jsou v mikrovlnných rezonančních dutinách urychlovány na přibližně třetinu rychlosti světla a pak jsou vedeny do protonového synchrotronu (PS), superprotonového synchrotronu (SPS) a nakonec do LHC.

Zajímavou zkušeností byla i návštěva testovací haly SM 18, ve které se testují magnety. Každý použitý magnet musí být nejen důkladně zkontrolován a proměřen, ale také po určitou dobu v provozu, aby se ustálily jeho parametry a mohl být seřízen. Kromě toho je na okraji haly umístěna malá výstava komponent urychlovače. Najdete zde například rezonanční dutiny, dipólové segment, kopii tunelu, supravodivé vodiče, ale také spojování dvou magnetických segmentů.

Druhý den jsme navštívili stálou expozici Svět částic, která je umístěna v budově bývalého výstavního stánku na výstavě EXPO 2002. Koule má průměr 40 m a výšku 27 m. Příliš exponáty neoplývá, ale dva unikáty tu přece jsou: první Lawrencův cyklotron a první webový server na světě. Jinak zde můžete shlédnout podivnou projekci na téma, jak vznikal vesmír a částice v něm.

Přes cestu v areálu CERN je možné najít podstatně kvalitnější výstavu Mikrokosmos, kam jsme se také podívali.

Článek byl napsán z vlastních zážitků a poznatků z návštěvy a také informací zveřejněných na serveru www.aldebaran.cz, s laskavým svolením prof. Petra Kulhánka, za což mu patří můj dík.

Pokud si chcete kromě naší galerie prohlédnout i celou řadu dalších vydařených snímků z celé výpravy, můžete navštívit galerii na serveru aldebaran.cz.

Na závěr ještě snímek tříčtvrtin naší části výpravy.

autor: Libor Lenža