|
Global Lithuanian Net: san-taka station: |
|
Hadronų koliderio kūrėjas
Taip pat skaitykite Kas atvedė prie LHC Lyndon Rees Evans*) (g. 1945 m.) daug jėgų įdėjo kurdamas
LHC. Jis matė jį užbaigtą ir vėl sustabdytą... Nuo 1993 m. jis nustatinėjo ryšius su pasaulio fizikais,
politikais ir pramonininkais, kad užtikrintų jų paramą; lankė gamyklas Europoje, Šiaurės Amerikoje ir Japonijoje,
kad paskatintų komponentų gamybą ir t.t. O dabar LHC jam bus praeitis, nes netrukus (2010 m.) išeis į pensiją, o LHC bus jo paminklas. Įstojo į Swansea Velso universitetą. Pradėjo studijuoti chemiją, tačiau netrukus perėjo į
fiziką ir čia apgynė daktaro laipsnį iš branduolinės sintezės srities. Susipažino su Lynda ir
apsivedė 1967-ais. Colyn Grey Morgan'as**) turėjo ryšių CERN ir įtikino jaunąjį fiziką pabandyti ten įsidarbinti.
Jis neturėjo supratimo, kaip veikia greitintuvai, tačiau jo darbas buvo iš vandenilio atomų pašalinti elektronus gaunant protonus.
Tai leido jam pradėti darbus su SPS (Super Proton Synchrotron), ir galiausiai su antiprotonais, paverčiant SPS kolideriu.
CERN tokių darbuotojų dėka labai iškilo. 8 dešimtm. buvo pažadėta, kad bus patvirtinta
prielaida, kad elektromagnetinė jėga ir silpnoji branduolinė yra to paties proceso veiksniai.
Tas unifikacija reikalavo, kad egzistuotų naujos elementariosios dalelės,
vadinamos Z ir W bozonai (jie atrasti 1983 m.; už tai
Carlo Rubbia***), su Simon van der Meer, kitais metais gavo Nobelio premiją).
Deja, joks greitintuvas nebuvo pakankamai galingas, kad jas sukurtų. Main Ring iš Fermilab (JAV) ir SPS iš CERN buvo skirtos daužyti fiksuotus taikinius. Šiuo atveju
tik maža protonų energijos dalis panaudojama naujų dalelių susidarymui. Z ir W bozonus
pavyktų sukurti naudojant du vienas priešais kitą lekiančius protonų srautus. Tik viena bėda,
kad tokį įrenginį nepaprastai sunku sukurti ir tuo metu tebuvo tik ISR (CERN), tačiau jos
pajėgumas buvo nepakankamas. Tada ambicingas italas Carlo Rubbia (1989 m. tapęs CERN
vadovu), ėmė primygtinai siūlyti gudrų planą vieną iš protonų greitintuvų paversti kolideriu, priverčiant antiprotonų
srautą skrieti tais pačiais vamzdžiais priešinga kryptimi nei protonų srautas. Fermilab atsisakė, tačiau CERN pasirašė.
Projektas reikalavo viso CERN pajėgų. Antiprotonai turėjo būti kuriami eigoje (juk nebuvo
antimaterijos sandėlio, iš kurio būtų galima jų pasisemti), kaupiami savaites kruopščiai
izoliuojant nuo įprastinės materijos "atšaldant" į tankius srautus. L. Evans'as ėmėsi sudėtingų
skaičiavimų, kurie reikalingi nustatymui, kaip dalelės tokiuose srautuose atšoka viena nuo
kitos lėkdamos SPS žiedu. Tada jis suprojektavo magnetų rinkinį, turėjusį išlaikyti suspaustą srautą.
1993 m. Llewellyn Smith'as pakeitė C. Rubbia beveik tuo pat metu, kai LHC projekto
vadovas ruošėsi išeiti į pensiją. Jam reikėjo įpėdinio ir juo buvo pasirinktas 47 m. amžiaus L.
Evans'as, mat jis per 20 m. buvo dirbęs praktiškai su kiekvienu CERN greitintuvu. 1993 m.
spalio mėn. atėjo žinia iš JAV Kongresas nutraukė superkoliderio finansavimą. Tad CERN
liko vienas šiame žaidime, kuris, vienok, reikalavo milžiniškų finansų. Jų trūko ir buvo
pereita prie plano-B pradžioje kurti LHC tik su 2/3 superlaidžių magnetų.
Vėliau, gavus iš kažkur kitur lėšų (iš Japonijos, ogal ir iš JAV), užbaigti trūkstamus. Toks projekto planas buvo
patvirtintas 1994 m. gruodį, o L. Smith'ui ir L. Evans'ui duoti 2 m. trūkstamų lėšų suradimui.
Pirmas 5 mlrd jenų (50 mln. USD) įnašas iš Japonijos 1995 m. birželį išjudino kamuolį iki
1996 m. pabaigos reikiamos lėšos buvo gautos iš Japonijos, Indijos, Kanados ir Rusijos,
atsirado susidomėjimas iš JAV vyriausybės pusės. Tada atėjo "spyris į užpakalį" Britanija ir
Vokietija pareiškė, negalinčios įvykdyti 1994 m. įsipareigojimų. Tačiau taryba leido paimti
paskolą iš Europos Investicijų banko tad konstravimo darbai 1996 m. prasidėjo. Deja,
CERN darbo kultūra yra akademinė (kurią galima apibūdinti kaip "palaidą balą"). Evans'as dirbo taip kaip įpratęs taigi, nesuprantamai.
2001 m. rugsėjį tarybai buvo pristatyta, kad projekto išlaidos bus viršytos apie 20% ir
paprašytą papildomų lėšų. Tarybos nariai buvo įsiutę. Vis tik Evans'o neatleido. 2004 m.
pagrindiniu CERN vadovu tapo prancūzas Robert'as Aymar'as; ir netrukus LHC susidūrė su
didele problema paaiškėjo, kad prastai pagaminta sistema, tiekianti skystą helį. Pastebėtos
ir defektai magnetų projektavime: buvo problemų su sujungimais tarp sekcijų. Jas pavyko
išspręsti, tačiau tai kainavo (pvz., skysto helio sistemos problemos užlaikė projekto užbaigimą beveik metams).
Didysis hadronų greitintuvas (LHC) netoli Ženevos (Šveicarija), Europos aukštųjų energijų
fizikos laboratorijoje (CERN) yra didžiausias kada nors sukurtas mokslo įrenginys. Tai šimtai
tūkstančių tonų įrangos išdėstytos 27 km. ilgio žiedo formos tunelyje. Didžioji jos dalis yra atšaldyta vos iki 2o K temperatūros.
Pirmąkart LHC įjungtas 2008 m. rugsėjo 10 d. Protonai greitėdami ėmė skrieti ratu.
Tačiau jau po 9 d. pastebėtas sutrikimas. Sektoriuje 3-4 per 100 magnetų neteko
superlaidumo. Nevaldomas "atitirpimas" gali būti pavojingas. Tūkstančių amperų stiprumo
srovės gali gana saugiai valdomos superlaidininkų, tačiau jos gali susvilinti magnetus, jei bus
Pradžioje L. Evans'as nesuprato, kaip tiek daug magnetų vienu metu gali atitirpti, tačiau
netrukus su kolegomis nustatė, kad tai buvo numatyta projekte. LHC automatiškai išjungdavo
magnetų superlaidumą, kad juos apsaugotų. Tuo pačiu metu
(ir matyt dėl tos pačios priežasties), nutekėjo skystas helis, o tai sukėlė pavojaus signalą dėl deguonies lygio kritimo.
Iš tolo magnetai atrodo kaip 15 m. sekcijos, tarsi Šveicarijos-Prancūzijos naftos
vamzdyno dalys. Jos nudažytos vakarinio dangaus žydrumo spalva ir ant kai kurių baltomis
raidėmis užrašyta LHC dipole. Kiekviename dipolyje yra du vamzdžiai, kuriais link
susidūrimo lekia du protonų srautai priešingomis kryptimis. Juose sudegė šyna (pagrindinė
magistralė), kuri vizualiai atrodo kaip rodomojo piršto storio niobio-titano juosta mažai kuo
besiskirianti nuo daugybės kitų superlaidžių laidų, tiekiančių elektros srovę magnetams.
Tačiau tai elektros sistemos šerdis, nes paskirsto srovę visiems sektoriaus magnetams.
Įrengiant, ši juosta, vedanti į kiekvieną magnetą, turėjo būti rankomis prijungta nuo vieno
magneto prie kito sulituojant. L. Evans'as ir jo komanda mano, kad sutrikimo priežastimi
galėjo būti blogas sulitavimas. 8700 amperų srovė išgarino pusmetrį juostos ir pažeidė LHC
vakuuminį izoliavimą. Jį saugojęs skystas helis užvirė akimirksniu. Išorinis apvalkalas neleido
dujoms niekur išsiveržti; vietomis susidarė iki 20 atmosferų slėgis. Paveikti buvo 53 magnetai.
Matyt, tai paskutinis protonų kolideris. Kiekvienos kartos greitintuvai darosi vis didesni ir
brangesni. Kitas įrenginys, kurį norėtų įrengti, būtų elektronų greitintuvas (kaip LEP, tik
tiesinis, o ne žiedo formos). O kol kas planuose nėra jokio protonų įrenginio, nors pats LHC
gali būti tobulinimas. Tad gali gautis kad CERN'e buvo pagamintas pirmasis protonų greitintuvas, čia gali būti ir paskutinis. *) Lindonas Evansas (Lyndon Rees Evans, g. 1945 m.) Velso fizikas, vadovavęs
Didžiojo hadronų greitintuvo (LHC) Šveicarijoje projektui (nuo 1994 m. iki 2008 m.), už tai pramintas Atominiu Evansu.
2017 m. jam paskirta Rolf Wideroe premija.
**) Colyn Grey Morgan'as (1925-2017) Swansea un-to fizikos profesorius,
7-me dešimtm. kažkiek konsultavęs CERN ir 1965 m. pasiūlė naują sprendimą aukštos įtampos impulsų generatoriui
panaudojant pulsuojantį lazerį iniciuoti kibirkšties iškrovą. To dėka Swansea susikūrė lazeristų grupė, vėliau turėjusi
nemažą įtaką steigiant nacionalinę Rutherford Appletono laboratoriją. ***) Karlas Rubija (Carlo Rubbia, g. 1934 m.) italų
el. dalelių fizikas, išradėjas,
Nobelio premijos laureatas (1984) už W ir Z bozonų,
silpnosios branduolinės sąveikos nešėjų,
atradimą. 1958 m. pradėjo dirbti JAV, Kolumbijos un-te, kad įgautų patirties su el. dalelių greitintuvais. 1960 m., grįžęs į
Europą, prisijungė prie neseniai įsteigto CERN. 1970 m. tapo Harvardo un-to profesoriumi, tačiau tebedirbo ir CERN.
1976 m. pasiūlė perdaryti SPS leidžiant protonams ir antiprotonams susidurti tame pačiame žiede. Kolaideris pradėjo
veikti 1981 m. ir 1983 m. sausį paskelbta apie W bozono atradimą,
o po kelių mėnesių ir Z bozonas. 1989-1993 m.
buvo CERN generaliniu direktoriumi. Jam priklauso novatoriška branduolinio reaktoriaus kaip energijos gausintojo
idėja saugesnio, nes negali prasidėti grandininė reakcija, ir kurio atliekos išlieka radioaktyvios trumpesnį laiką, nes
kurui naudojamas toris. Vėliau buvo ir Pavijos un-to profesoriumi. Papildomai skaitykite:
|
L. Evans gimė 1945 m. Velso šachtininkų mieste Aberdare. Jo tėvas dirbo šachtoje ir mirė
nuo plaučių silokozės ligos, kai Lyndonui tebuvo 11 m. Jo motina pradėjo dirbti
mokyklos valgykloje, vargiai išlaikydama Lyndoną ir jo jaunesnįjį brolį Piterį. Taigi tuomet
nesimatė, kad jam šviečiasi atomistų aristokrato pozicija. Jis žaidė už miesto futbolo
komandą, žaidė regbį. Gavo vietą vietinėje gramatikos mokykloje, tačiau save apibūdina kaip
nedisciplinuotą mokinį. Ir tik sulaukęs maždaug 16 m., jis ėmė rimčiau galvoti apie mokslą.
Laikraščiai tuo metu rašė apie H-bombas ir branduolinę energiją tai galėjo būti paskata.
nors nežymi varža. Antras pavojaus signalas pranešė apie krentantį deguonies lygį tunelio
subsekcijoje. Tada visame sektoriuje dingo elektros srovė. Operatoriai tiesiogine prasme
buvo tamsoje, nes nežinojo, kas vyksta už 5 km, daugiau kaip 100 m gylyje Prancūzijos pusėje.
