For adskillige år siden blev det forudsagt, at så snart Hadron Collider blev sat i drift, ville verdens undergang komme. Denne enorme proton- og ionaccelerator, bygget på det schweiziske CERN, er med rette anerkendt som det største forsøgsanlæg i verden. Det blev bygget af titusindvis af videnskabsmænd fra mange lande i verden. Det kan virkelig kaldes en international institution. Alt startede dog på et helt andet niveau, først og fremmest for at kunne bestemme protonens hastighed i acceleratoren. Det handler om skabelseshistorien og udviklingsstadier af sådanne acceleratorer, som vil blive diskuteret nedenfor.
Begyndelseshistorik
Efter tilstedeværelsen af alfapartikler blev opdaget, og atomkerner begyndte at blive studeret direkte, begyndte folk at forsøge at eksperimentere med dem. I starten var der ikke tale om nogen protonacceleratorer her, da teknologiniveauet var relativt lavt. Den sande æra for skabelsen af acceleratorteknologi begyndte først i30'erne af det sidste århundrede, hvor videnskabsmænd begyndte at målrettet udvikle partikelaccelerationsordninger. To videnskabsmænd fra Storbritannien var de første til at designe en speciel jævnspændingsgenerator i 1932, som gjorde det muligt for de andre at begynde atomfysikkens æra, hvilket blev muligt i praksis.
Cyklotronens udseende
Cyklotronen, nemlig navnet på den første protonaccelerator, dukkede op som en idé for videnskabsmanden Ernest Lawrence tilbage i 1929, men han var først i stand til at designe den i 1931. Overraskende nok var den første prøve lille nok, kun omkring et dusin centimeter i diameter og kunne derfor kun accelerere protoner en smule. Hele konceptet med hans accelerator var ikke at bruge et elektrisk, men et magnetfelt. Protonacceleratoren i en sådan tilstand var ikke rettet mod direkte at accelerere positivt ladede partikler, men på at krumme deres bane til en sådan tilstand, at de fløj i en cirkel i en lukket tilstand.
Det var det, der gjorde det muligt at skabe en cyklotron, bestående af to hule halve skiver, indeni hvilke protoner roterede. Alle andre cyklotroner var baseret på denne teori, men for at få meget mere kraft blev de mere og mere uhåndterlige. I 40'erne begyndte standardstørrelsen af en sådan protonaccelerator at svare til bygninger.
Det var for opfindelsen af cyklotronen, at Lawrence blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1939.
Syncrophasotrons
Men da videnskabsmænd forsøgte at gøre protonacceleratoren mere kraftfuld,Problemer. Ofte var de rent tekniske, da kravene til det resulterende medium var utroligt høje, men dels var de i, at partiklerne simpelthen ikke accelererede som krævet af dem. Et nyt gennembrud i 1944 blev lavet af Vladimir Veksler, som kom op med princippet om autophasing. Overraskende nok gjorde den amerikanske videnskabsmand Edwin Macmillan det samme et år senere. De foreslog at justere det elektriske felt, så det påvirker selve partiklerne, om nødvendigt, justere dem eller omvendt bremse dem. Dette gjorde det muligt at holde bevægelsen af partikler i form af en enkelt flok og ikke en sløret masse. Sådanne acceleratorer kaldes synchrophasotron.
Collider
For at acceleratoren kunne accelerere protoner til kinetisk energi, begyndte der at kræves endnu mere kraftfulde strukturer. Sådan blev kollidere født, som fungerede ved at bruge to stråler af partikler, der ville spinde i modsatte retninger. Og da de var placeret mod hinanden, ville partiklerne støde sammen. Ideen blev første gang født tilbage i 1943 af fysikeren Rolf Wideröe, men det var først muligt at udvikle den i 60'erne, hvor nye teknologier dukkede op, som kunne udføre denne proces. Dette gjorde det muligt at øge antallet af nye partikler, der ville dukke op som følge af kollisionen.
Alle udviklinger i de følgende år førte direkte til opførelsen af et enormt anlæg - Large Hadron Collider i 2008, som i sin struktur er en ring på 27 kilometer. Det menes detdet er eksperimenterne udført i den, der vil hjælpe med at forstå, hvordan vores verden blev dannet, og dens dybe struktur.
Lancering af Large Hadron Collider
Det første forsøg på at sætte denne kollider i drift blev lavet i september 2008. Den 10. september betragtes som dagen for dens officielle lancering. Men efter en række vellykkede test skete der en ulykke - efter 9 dage mislykkedes den, og derfor blev den tvunget til at lukke for reparationer.
Nye test begyndte først i 2009, men indtil 2014 fungerede anlægget ved ekstremt lavt energiforbrug for at forhindre yderligere nedbrud. Det var på dette tidspunkt, at Higgs-bosonet blev opdaget, hvilket forårsagede en stigning i det videnskabelige samfund.
I øjeblikket udføres næsten al forskning inden for tunge ioner og lette kerner, hvorefter LHC igen vil være lukket for modernisering frem til 2021. Det menes, at det vil være i stand til at fungere indtil cirka 2034, hvorefter yderligere forskning vil kræve oprettelse af nye acceleratorer.
Dagens maleri
I øjeblikket har designgrænsen for acceleratorer nået sit højdepunkt, så den eneste mulighed er at skabe en lineær protonaccelerator svarende til dem, der i øjeblikket bruges i medicin, men meget mere kraftfuld. CERN forsøgte at genskabe en miniatureversion af enheden, men der var ingen mærkbare fremskridt på dette område. Denne model af en lineær kolliderer er planlagt til at være direkte forbundet til LHC for at provokeretætheden og intensiteten af protoner, som derefter vil blive rettet direkte ind i selve kollideren.
Konklusion
Med fremkomsten af kernefysik begyndte æraen med udvikling af partikelacceleratorer. De har gennemgået adskillige stadier, som hver især har bragt adskillige opdagelser. Nu er det umuligt at finde en person, der aldrig har hørt om Large Hadron Collider i sit liv. Han er nævnt i bøger, film - forudsiger, at han vil hjælpe med at afsløre alle verdens hemmeligheder eller blot afslutte det. Det vides ikke med sikkerhed, hvad alle CERN-eksperimenterne vil føre til, men med brug af acceleratorer var forskerne i stand til at besvare mange spørgsmål.
