Popotovanje pod površje Cerna

Blizu Ženeve, na meji med Švico in Francijo, deluje ena največjih in najuglednejših raziskovalnih ustanov na svetu. Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN) je v preteklih desetletjih postala pojem vrhunske znanosti, revolucionarne tehnologije in učinkovitega mednarodnega sodelovanja. Ta znanstveni biser, v katerem deluje več kot deset tisoč znanstvenikov iz številnih držav, obdaja podeželje, v daljavi pa se vidijo mogočne Alpe, kar daje kompleksu poseben čar.

Velikost Cerna je enako impresivna kot njegova lokacija. Glavno območje, ki se razprostira na obeh straneh francosko-švicarske meje, je pokrito z obsežnim kompleksom stavb, laboratorijev, pisarn in delavnic. Na eni od zgradb, denimo, piše »Tovarna antimaterije«, drugje zgolj »Pospeševalnik znanosti«. Vendar najimpresivnejši del Cerna ni na površju, ampak pod zemljo. To je veliki hadronski trkalnik (LHC), največji in najmočnejši pospeševalnik delcev na svetu.

Znanstveniki v Cernu se trudijo nadzorovano ustvariti ekstremne razmere, da bi bolje razumeli zakonitosti delovanja narave. V skrajnih razmerah se namreč odvijajo nenavadni pojavi, ki jih želijo fiziki zaznati in čim natančneje opisati. Vendar ekstremne razmere tu ne pomenijo le okoliščin, ki jih v vsakdanjem življenju nismo vajeni. V eksperimentih želijo ustvariti razmere, ki niso nenavadne le za nas na Zemlji, temveč tudi širše v vesolju.

Pospeševalnik delcev v Cernu velja skupaj z detektorji za enega največjih in najbolj zapletenih znanstvenih instrumentov, ki jih je zgradilo človeštvo. Njegova cev leži v krožnem 27 kilometrov dolgem predoru, ki so ga zgradili več deset metrov pod zemljo. Iz cevi je izčrpan skoraj ves zrak, njena notranjost pa je ohlajena na minus 271,3 °C, kar je približno dve stopinji nad absolutno ničlo in slabo stopinjo manj od temperature globokega vesolja.

Izjemno nizko temperaturo potrebujejo za vzdrževanje superprevodnosti magnetov, ki so ključni za usmerjanje delcev. Pri tej temperaturi postanejo tuljave v magnetih superprevodne, kar pomeni, da lahko prevajajo električni tok brez upora in s tem brez izgube energije. Vendar potrebuje Cern za doseganje nizkih temperatur in upravljanje eksperimenta še vedno toliko električne energije kot majhno mesto.

Morda se sliši nenavadno, a v ceveh morajo vzdrževati izjemno nizke temperature, da s trki hitrih delcev lahko ustvarijo izjemno vročino. Cilj največjega Cernovega eksperimenta je nadzorovano vzpostaviti razmere, ki so bistveno bolj vroče od tistih v središču Sonca.

Ko v cevi vbrizgajo gruče protonov, jih močno pospešijo. Majhna gruča protonov ob tem pridobi energijo, ki je primerljiva z energijo hitrega vlaka. Čeprav gre za skupek zelo majhnih delcev, so tako zelo hitri, da prenašajo energijo, ki ni majhna niti za naš vsakdanji svet. Zaradi izjemne energije je treba gibanje paketov po cevi še posebej skrbno upravljati. Takoj ko instrumenti zaznajo kakršno koli odstopanje od natančne poti žarka, se paketi preusmerijo na posebno tarčo, kjer se nadzorovano ustavijo.

Na štirih mestih velikega obroča znanstveniki pakete protonov nadzorovano trkajo. Ob vsakem čelnem trku gruče protonov se jih nekaj deset tako močno zaleti, da na mestu trka ustvarijo ekstremne razmere, ki so podobne tistim v vesolju takoj po velikem poku.

Energija, ki se sprosti ob trku izjemno hitrih protonov, omogoči nastanek novih delcev. Kaj vse lahko nastane v takšnih ekstremnih okoliščinah, poskušajo znanstveniki ugotoviti z ogromnimi detektorji, ki so primerljivi z velikimi stavbami. Najlažje si te ogromne podzemne instrumente predstavljamo kot kamere, ki nenehno snemajo, kaj se dogaja na mestu trkov.

V detektorjih nastaja ogromna količina podatkov, pri čemer posebni algoritmi shranjujejo le najbolj zanimive dogodke. A že teh nastane za približno en običajen računalniški disk vsako minuto. Znanstveniki nato meritve analizirajo in poskušajo ugotoviti, kakšni delci so nastali ob trku in kakšne lastnosti imajo. Eden največjih uspehov je bil, ko jim je uspelo pokazati, da lahko nastanejo tudi Higgsovi bozoni, ki jih pred tem še niso opazili.

Obisk Cerna je vsekakor izjemno doživetje. Še posebno v obdobju, ko pospeševalnik ne obratuje in se je mogoče spustiti tudi pod zemljo ter si od blizu ogledati katerega od detektorjev. Prihod v mogočno podzemno dvorano, v kateri je velikanska merilna naprava, je podobno vznemirljiv kot prvih nekaj minut filma Angeli in demoni (2009), ki se prav tako dogaja pod površjem Cerna v bližini največjega detektorja. Za varnost je res skrbno poskrbljeno, saj se vrata v podzemlje raziskovalcem in tehnikom dejansko odprejo šele po skeniranju očesne zenice.

V Cernu pa niso navdušujoči le zelo zmogljivi znanstveni instrumenti ter napredna tehnologija, ki jih poganja, temveč tudi znanstveniki, ki znajo svoje delo in zapleteno delovanje naprav jasno in nazorno predstaviti. Obiskovalce po zgradbah in podzemlju Cerna popeljejo kar sami raziskovalci, ki znajo res izvrstno opisati svoje raziskave in pri tem izžarevajo navdušenje za znanost.

Pred kratkim so ob vhodu v Cern odprli tudi novo stavbo, v kateri deluje znanstveni muzej. Privlačno zgradbo, ki je vizualno in funkcionalno usklajena z okoliškimi poslopji, je zasnoval arhitekt Renzo Piano, poimenovali pa so jo Cernova vrata v znanost (CERN Science Gateway). Vstopnine ne zaračunavajo, zato si vsakdo lahko ogleda zanimive interaktivne razstave ter obišče znanstvene predstave, delavnice in predavanja.

V Cernu tako ne gojijo le vrhunske znanosti, ampak znajo znanost in navdušenje za raziskovanje delovanja narave vrhunsko predstaviti tudi javnosti.

Skupinski obisk Cerna so odlično organizirali pri Znanost na cesti.

https://www.delo.si/mnenja/kolumne/popotovanje-pod-povrsje-cerna/

-