CERN je jedna od najvećih i najvažnijih evropskih naučnih institucija. Tu je 2012. detektovana čestica zvana Higgsov bozon, veoma važna za razumijevanje porijekla dijela mase u svemiru.
CERN je zapravo akronim od prvih slova francuskog naziva institucije Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, odnosno, Evropsko vijeće za nuklearna istraživanja. Ova institucija se najviše bavi istraživanjem oblasti fizike elementarnih čestica ili, kako oni to vole reći „fizike visokih energija“. Zašto elementarne čestice i fizika visokih energija? Elementarne čestice su neke čestice koje grade atome – recimo, elektroni su elementarne čestice, a protoni i neutroni se sastoje od elementarnih čestica koje zovemo kvarkovi. I tu nije kraj elementarnih čestica – tu su bozoni, leptoni, neutrina, mioni, fotoni… da bi naučnici detektovali ove čestice ponekad je potrebno da koriste visoke energije.
Hajmo objasniti šta je to CERN i šta radi ali djetetu. Možda će tako biti najlakše.
Recimo da CERN možemo nazvati “velikim igralištem za naučnike”. To je mjesto gdje vrlo pametni ljudi rade na istraživanju malenih dijelova svemira i pokušavaju otkriti tajne najmanjih čestica koje čine sve oko nas.
Zamislite da je svemir poput velike slagalice, a te čestice su mali komadići koji čine tu slagalicu. CERN je kao ogroman mikroskop koji pomaže naučnicima da gledaju te čestice i saznaju što se događa kad ih “guraju” ili “udaraju” jednu u drugu.
Naučnci tamo koriste posebne strojeve koji ubrzavaju čestice, kao da ih šalju na vrlo brz voz. Kad te čestice postanu jako brze, naučnici ih sudaraju. Baš zabavno… kao na kuglanju. Kad se čestice sudare, stvaraju se male eksplozije informacija koje istraživači mogu proučavati kako bi bolje razumjeli kako svemir funkcioniše.
CERN je poput ogromnog eksperimentalnog mjesta gdje naučnici iz cijelog svijeta rade zajedno kako bi istražili tajne svemira. Na taj način, oni pomažu odgovoriti na pitanja o tome od čega je sve napravljeno, kako su stvorene zvijezde i planete, te mnoga druga zagonetna pitanja koja se često pitamo. Cilj im je otkriti nove stvari koje nam mogu pomoći bolje razumjeti svijet oko nas.
Gdje je smješten CERN?
Zapravo, CERN, iako je smješten u malom švicarskom mjestu Meyrin – odnosno, njegove glavne zgrade su tu, jeste institucija koja prelazi granice Švicarske i prostire se i kroz Francusku. Najvažniji eksperimentalni dio CERN-a je sudarač čestica koji se zove Veliki hadronski sudarač odnosno Large hadron collider ili, jednostavnije LHC. LHC se nalazi u jednom tunelu 175 metara ispod zemlje, a obim tog tunela, u obliku kružnice, je 27 km.
A sad da objasnimo kao za malo starije.
U LHC se obično sudaraju protoni, a protoni su tip čestica koje zovemo hadroni i od tuda naziv hadronski. Međutim, ne možemo tek tako sudarati protone, niti druge čestice – naučnici ih moraju ubrzati, dati im energiju, tako da na nekim mjestima u tunelu dođe do sudara protonskih zraka koje polaze sa različitih krajeva.
Energija sudara se izražava u elektronvoltima i to obično u megaelektronvoltima i teraelektronvoltima, što znači da su u pitanju veoma visoke energije. Na određenim mjestima u LHC se nalaze detektori, jako osjetljive konstrukcije koje prikupljaju podatke određenih eksperimenata. CERN radi 4 glavna eksperimenta – CMS, pomoću istoimenog detektora, a što je akronim od Compact muon solenoid, ATLAS, LHCb i ALICE.
Ipak, najpoznatiji eksperiment je CMS, u kojem je 2012. godine detektovana čestica koju zovemo Higgsov bozon ili „Božija čestica“. Ovo otkriće je bilo veoma bitno naučnicima jer ova čestica objašnjava porijeklo jednog dijela mase u svemiru. Higgsov bozon proizvodi Higgsovo polje, a elementarne čestice prolaze kroz Higgsovo polje, i neke od njih imaju i interakciju sa njim.
One čestice koje imaju interakciju sa Higgsovim poljem, poput kvarkova, kreću se sporije, odnosno, imaju masu, dok čestice koje nemaju interakciju sa Higgsovim poljem, poput fotona, kreću se brže kroz njega i nemaju masu. Uprošteno rečeno – Higgsovo polje, a ne sam Higgsov bozon, nekim elementarnim česticama daju masu. Postoji 6 vrsta kvarkova – gornji, donji, vršni, dubinski, šarmantni i čudni – ako se ujedine dva gornja i jedna donji kvark – nastaje proton, a ako se ujedine dva donja i jedan gornji kvark, nastaje neutron. Dodajte tome elektron i dobićete atome.
Inače, sistem koji klasificira elementarne čestice naziva se Standardni model i on prilično dobro opisuje neke stvari u svemiru, ali postoje i neke nejasnoće.
Zato naučnici u CERN-u, ali i u drugim velikim institutima i laboratorijama nastoje shvatiti veću sliku i ono što u Standardnom modelu nedostaje. Zato pokušavaju sudarati određene čestice na sve višim energijama ili detektovati čestice na neki drugi način. Odgovori na ova pitanja – šta nedostaje Standardnom modelu i druga – zapravo su odgovori na enigmu Velikog praska i sudbine svemira u prvim nanosekundama njegovog postojanja.
Kako bi razvili tehnologiju potrebnu za istraživanja, naučnici na CERN-u i drugdje razvijaju sofisticirane tehnologije koje ponekad postanu i važne za naš svakodnevni život. Recimo, jedna od tih tehnologija je i World Wide Web ili WWW, koji je nastao na CERN-u, a razvio ga je engleski naučnik Tim Berners-Lee 1990.
Ponekad su nam istraživanja ovakvih centara nerazumljiva, ali vrlo često njihova otkrića promijene i živote običnih ljudi.
Pogledajte i animirani video koji objašnjava šta se događa na CERN-u:
