Naujos sąvokos:
elementariųjų dalẽlių greitintùvai, detèktorius
CERN (pranc. Conseil européen pour la recherche nucléaire – Euròpos branduolinių tyrimų organizãcija) – didžiausia pasaulyje elementariųjų dalelių fizikos laboratorija, įsteigta 1954 m. Šioje laboratorijoje atliekami unikalūs branduolinės fizikos eksperimentai moderniausia pasaulyje moksline įranga.
Kaip atrandamos ir tiriamos elementariosios dalelės?
Fizikai, tirdami mikropasaulį, naudoja sudėtingus prietaisus. Vieni iš jų – elementariųjų dalelių greitintuvai. Juose greitinamos dalelės sukasi žiedu, veikiamos galingų magnetų. Pasiekus reikiamą greitį, du priešpriešiais judančių dalelių srautai priverčiami susidurti. Jų susidūrimo metu gali atsirasti tokių dalelių, kokių anksčiau tuose srautuose nebuvo. Kuo didesnis dalelių greitis, tuo retesnių dalelių atsiranda – mokslininkų manymu, tokių, kokios galėjo egzistuoti Visatos kūrimosi pradžioje. Kadangi itin greitàs, beveik šviesos greičiu judančias daleles galima išlaikyti galingais magnetais tik kelių kilometrų spindulio žiede, greitintuvai yra patys didžiausi mokslininkų naudojami prietaisai. Aptikti ir atpažinti dalelę galima iš jos paliekamo pėdsako: lėkdama per įkaitusį skystį, dalelė palieka daug mažų burbuliukų, žyminčių jos trajektorijos – linijos, kuria ji juda, kontūrus.
CERN veikiantis dalelių greitintuvas yra didžiausias pasaulyje. Pagrindinė jo dalis – tai žiedo formos sudėtingos konstrukcijos vamzdis (8.5.1 pav.), įrengtas 27 kilometrų ilgio tunelyje 100 metrų gylyje kalnuotame Šveicãrijos ir Prancūzijos pasienyje (8.5.2 pav.). Du protonų srautai, skriejantys priešingomis kryptimis beveik šviesos greičiu, susiduria kaktomuša. Po šios mikrokatastrofos atsiranda naujų dalelių (8.5.3 pav.). Jas registruoja daugiaaukščio namo dydžio įrenginiai – detèktoriai (8.5.4 pav.).
Tyrinėdami elementariąsias daleles, mokslininkai tikisi įminti didžiąsias mįsles: kokie yra Gamtos pradai, kaip susidarė Visata, kodėl egzistuoja gravitacija, kas tai yra tamsioji materija, kokia medžiaga sudarė Visatą jos gimimo metu, kas yra laikas ir erdvė? Taip pat atliekami tyrimai, turintys praktinę reikšmę: radiacijos registravimo prietaisų kūrimas, elektronikos elementų ir medžiagų atsparumo radiacijai tyrimai, kuriami nauji medicininės diagnostikos ir gydymo metodai, tobulinamos eksperimentinių duomenų apdorojimo technologijos ir pan.
Lietuvõs mokslininkai taip pat prisideda, ieškant atsakymų į minėtus klausimus. 2017 m. Vilniaus universitete įkurtas Branduolių ir elementariųjų dalelių fizikos centras. Jis atstovauja Lietuvõs mokslininkams, bendraujant su CERN. 2018 m. Lietuvà tapo asocijuotąja CERN nare.
Platesniam akiračiui
CERN veikiančio dalelių greitintuvo 27 km tunelio ilgis dėl Saulės ir Mėnulio traukos, keičiantis jų padėčiai Žemės atžvilgiu, pakinta iki 200 mikrometrų. Šį pokytį mokslininkai pastebi, fiksuodami dalelių pluoštelių iškraipymus. Panašius iškraipymus sukelia į Ženevos ežerą pavasarį iš kalnų pritekantis vanduo ir kilometro atstumu nuo tunelio esančiais bėgiais riedantys traukiniai. Tai rodo, jog mokslininkų naudojama įranga itin jautri.
Į dalelių greitintuvą panašus didelis miestas: persikėlę į jį žmonės pradeda labiau skubėti, vaikai greičiau tampa suaugusiaisiais, sparčiau teka laikas.
Klausimai ir užduotys
- Savais žodžiais apibūdinkite, kas yra CERN.
- Kam skirti elementariųjų dalelių greitintuvai? Kodėl prieš susidurdamos elementariosios dalelės turi pasiekti labai didelį greitį?
- Kodėl didieji dalelių greitintuvai tokie milžiniški?
- Kaip aptinkama ir atpažįstama greitintuve gauta nauja dalelė?
- Ruoškimės žinių patikrai. Pasiskirstykite į dvi grupes ir parenkite vieni kitiems klausimus šio skyriaus temomis. Paeiliui keiskitės sugalvotais klausimais, o komandų deleguoti atstovai lai skaičiuoja kiekvienos komandos atsakytus klausimus. Baigę pasidžiaukite vieni kitų sėkme.
- Apsilankykite Branduolių ir elementariųjų dalelių fizikos centro interneto svetainėje www.ff.vu.lt/cern ir raskite informacijos apie šio centro tikslus, Lietuvõs mokslininkų veiklas bei tyrimus. Informaciją apie tai pasirinkta forma pristatykite bendraklasiams.
- Kaip minėta, mokslininkai tikisi atskleisti didžiąsias Gamtos paslaptis: kokie yra Gamtos pradai, kaip susidarė Visata, kodėl egzistuoja gravitacija, kokia medžiaga sudarė Visatą jos gimimo metu, kas yra laikas ir erdvė? Kam, jūsų nuomone, to reikia? Ar apskritai reikia?
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"