Co přijde po uzavření Tevatronu? Možná první urychlovač muonů na světě

Tevatron je americký urychlovač subatomárních částic, po LHC v Evropě druhý největší na světě. Jeho provoz bude ale letos v září ukončen, americká vláda totiž neprodloužila financování projektu na příští fiskální rok. Úlohu Tevatronu od roku 2008 postupně přebírá silnější Large Hadron Colider (LHC) v CERNu, který se tak postupně stává jediným zařízením schopným detekovat higgsův boson. Na místě Tevatronu nicméně může vyrůst zcela nové zařízení, které by namísto hadronů urychlovalo jiné subatomární částice, muony.



Úkolem Tevatronu je urychlit protony a antiprotony na rychlost blízkou rychlosti světla, která jim dá celkovou energii až jednoho teraelektronvoltu (TeV, odtud také název urychlovače). Při srážkách těchto energeticky nabitých částic vznikají další často nestabilní subatomární vysokoenergetické částice, které se během zlomku sekundy rozpadají na stabilnější. Vědci se při tomto procesu snaží pomocí extrémně citlivých detektorů mezi známými částicemi najít vzácné úkazy, které by mohly znamenat krátkou existenci doposud neznámé částice, například právě higgsova bosonu, který je klíčovou součástí, aktuálně široce uznávaného teoretického standardního modelu částicové fyziky, doposud však vědci nenašli důkaz jeho existence.

Americký Tevatron se v současné podobě používá pro srážky protonů a antiprotonů od roku 2001. Nejde ale o první zařízení, které využívá 6,3 kilometrů dlouhého tunelu nedaleko Chicaga, ve kterém se subatomární částice urychlují. Podobně jako v CERNu dříve fungoval urychlovač LEP (Large Electron-Pozitron Colider), i na místě Tevatronu byl dříve urychlovač a po jeho uzavření by mohl být další. Tentokrát by ale pracoval místo hadronů s muony, částicemi podobnými elektronům, se záporným elektrickým nábojem a stejným spinem jako má elektron, avšak s vyšší masou.

V urychlovačích fyzici běžně srážejí jak protony, tak například elektrony (a jejich antihmotové ekvivalenty antiprotony a pozitrony). Výhodou elektronů je to, že mají oproti protonům 1800x menší masu a tedy s nimi vědci dosáhnou vysokých rychlostí při menším množství vynaložené energie. Problémem ale je, že v magnetickém poli, které udržuje urychlované částice na správné dráze, vyzařují elektrony synchrotronní radiaci, což snižuje energii těchto částic. Protony problém s radiací díky své vyšší mase nemají, jsou ale příliš těžké a pro dosažení vyšších energetických hodnot je nutné vynaložit větší množství energie.

Jedním z řešení je postavit ještě větší hadronový urychlovač pro protony, nebo například obrovský lineární urychlovač pro elektrony (lineární urychlovač nevyžaduje magnetické pole). Existuje ale ještě jedna možnost, a to urychlovat jiné částice, například právě muony, které jsou v sobě kombinují vlastnosti elektronů a protonů. Muony jsou asi 200x masivnější než elektrony, čímž eliminují synchrotronní radiaci, existuje zde však další problém, muony se rozpadají během 2,2 mikrosekundy.

Nicméně řešení existuje a je jednodušší než by se zdálo. Pokud se rychlost objektu blíží rychlosti světla, nastává časové zkreslení a vnějšímu pozorovateli se zdá, že čas běží zrychlenému objektu pomaleji. Čím více se rychlost muonů přiblíží rychlosti světla, tím déle budou tyto subatomární částice existovat. 

Specializovaný tým odborníků v současnosti pracuje na proveditelnosti tohoto projektu. Někteří vědci stále doufají, že by Tevatron mohl ještě nějakou dobu pracovat, rozhodnutí však není na nich. Je však pravděpodobné, že nějaký urychlovač u Chicaga přece jen bude fungovat i v budoucnosti.
Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Tevatron

Jaký je aktuální stav pátrání po higgsově bosonu? Vědci se blíží kýženému výsledku

29. 4. 2012 (novější než zobrazený článek)

Jaký je aktuální stav pátrání po higgsově bosonu? Vědci se blíží kýženému výsledkuNa pátrání po higgsově bosonu se podílí dvě obrovské fyzikální laboratoře CERN v Evropě a Fermilab v USA. Vědci se v nich pokouší rozbít hmotu na tak malé částečky, že mezi nimi budou moci pozorovat ty nejzákladnější stavební prvky hmoty. Zatím všechny objevené částice subatomárního světa zapadají do tzv. standardního modelu, což je teorie, která vysvětluje fungování světa na subatomární rovině. Z tohoto modelu však vědcům chybí jeden z hlavních kusů skládačky, higgsův boson, částice zodpovědná za hmotnost hmoty.

celý článek

V pátek ukončí provoz Tevatron, druhý největší urychlovač částic na světě

29. 9. 2011 (novější než zobrazený článek)

Druhý největší cyklotron na světě ukončí svůj provoz po 25 letech provozu, během této doby přispěl k množství objevů a posunul poznání subatomární světa o kus dál, jedním z takových objevů byl například objev top quarku. Úlohu Tevatronu postupně převzal ještě větší evropský urychlovač částic LHC postavený v Alpách pod švýcarsko-francouzskou hranicí.

celý článek

Vědci z Fermilabu potvrdili existenci předpovězené subatomární částice Xi-sub-b

26. 7. 2011 (novější než zobrazený článek)

Částicovým fyzikům z laboratoře Fermilab, která sídlí nedaleko Chicaga, se podařilo objevit částici příbuznou neutronu, avšak s větší hmotností. Zatím je částice označovaná jako neutral Xi-sub-b.

celý článek

Fyzici v americkém urychlovači Tevatron objevili novou částici, nebo fyzikální sílu. Zatím neví

8. 4. 2011

Nová analýza 10 tisíc kolizí protonů a antiprotonů v druhém nevýkonnějším urychlovači částic Tevatron ukazuje doposud nevysvětlené chování elektronů a těžkých částic nazývaných W bosony. Pozorování neodpovídají tomu, jak by se měly elemetární částice podle aktuálních teorií fyziky chovat.

celý článek

Americký Tevatron soupeří s výkonnějším LHC o to, kdo objeví higgsův boson

25. 3. 2011

Americký Tevatron soupeří s výkonnějším LHC o to, kdo objeví higgsův boson Americký urychlovač částic Tevatron je po LHC v CERNu druhý největší na světě a provozuje ho státní věděcká instituce Fermilab nedaleko Chicaga. Obvod urychlovače činí 6,3 kilometrů (LHC má 27 kilometrů v obvodu) a dochází v něm k urychlení částic k energetickým hodnotám až 1 TeV, což dalo také vzniknout jménu urychlovače. Boson je teoretická částice, která by měla být podle Standardního modelu kvantové fyziky nositelem hmotnosti, vědci však neví jakou hmotnost by měla mít částice samotná.

celý článek