Ο LHC, που λειτουργεί υπόγεια σε βάθος 100 μέτρων, επιχειρεί να ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο Σύμπαν αναπαράγοντας τις συνθήκες που επικρατούσαν λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Κύριος στόχος των πειραμάτων είναι να διερευνήσουν κατά πόσο ισχύει το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής. Ο χείμαρρος δεδομένων που θα παράγει ασταμάτητα ο επιταχυντής τα επόμενα χρόνια θα βοηθήσει τους επιστήμονες να απαντήσουν σε ερωτήματα όπως το κατά πόσο υπάρχουν επιπλέον, «κρυφές» διαστάσεις και ποια είναι η φύση της μυστηριώδους «σκοτεινής ύλης».
Ο LHC επίσης πιθανό να επιβεβαιώσει την ύπαρξη του μυστηριώδους «μποζόνιου του Χιγκς», γνωστού και ως «Σωματίδιο του Θεού» -το θεωρητικό σωματίδιο του Καθιερωμένου Μοντέλου θα εξηγούσε γιατί ορισμένα σωματίδια έχουν μάζα ενώ άλλα όχι.
Μετωπική
Μέσα στο τούνελ του LHC (ένθετη αριστερά), δύο αντιπαράλληλες δέσμες πρωτονίων θα υποβάλλονται σε μετωπική σύγκρουση καθώς κινούνται με ταχύτητα που προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, συμπληρώνοντας 11.000 στροφές το δευτερόλεπτο.
Τα υποατομικά συντρίμμια της σύγκρουσης θα αποκαλύπτουν ίχνη της ταυτότητάς τους στους τεράστιους ανιχνευτές που υπάρχουν σε τέσσερις θαλάμους.
«Έχουμε την πρώτη δέσμη στον LHC» ανακοίνωσε πανηγυρικά στις 10.30 (ώρα Ελλάδας) ο επικεφαλής του προγράμματος Λιν Έβανκς, καθώς δεκάδες επιστήμονες που είχαν συγκεντρωθεί στην αίθουσα ελέγχου (ένθετη δεξιά) έβλεπαν και οι ίδιοι την τελική επιβεβαίωση, δύο κουκκίδες που αναβόσβηναν στις οθόνες.
Στην πρώτη απόπειρα της Τετάρτης, οι επιστήμονες έστειλαν μια δέσμη πρωτονίων, στο πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας, να συμπληρώσει μια πλήρη περιφορά κινούμενη κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού.
Τα πρωτόνια καθοδηγούνται μέσα στο τούνελ από γιγάντιους, υπεραγώγιμους μαγνήτες που ψύχονται σχεδόν μέχρι το απόλυτο μηδέν.
Στον επόμενο κύκλο δοκιμών η δέσμη θα ακολουθήσει την αντίθεση κατεύθυνση και αργότερα, τους επόμενους μήνες, δύο αντιπαράλληλες δέσμες θα αρχίσουν να συγκρούονται για την ουσιαστική έναρξη των πειραμάτων.
Πάντως η εγκατάσταση δεν αναμένεται να έχει τεθεί σε πλήρη ισχύ σε λιγότερο από ένα χρόνο.
Πέρα από το Καθιερωμένο
Ο LHC μπορεί να προκαλέσει συγκρούσεις πρωτονίων σε ενέργειες επτά φορές υψηλότερες από ό,τι στον αμέσως επόμενο επιταχυντή, τον Tevatron του αμερικανικού Fermilab.
Οι θεωρητικοί φυσικοί ευελπιστούν ότι τα δεδομένα θα τους βοηθήσουν να επιβεβαιώσουν και τελικά να ξεπεράσουν το Καθιερωμένο Μοντέλο, το βασικό σύνολο εξισώσεων που περιγράφει κάθε μορφής ύλη και συνδυάζει τρεις από τις τέσσερις γνωστές δυνάμεις στη φύση -ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή πυρηνική δύναμη.
Απώτερος στόχος είναι η δημιουργία μιας Ενοποιημένης Θεωρίας που θα καλύπτει και τις τέσσερις δυνάμεις και θα περιέγραφε ουσιαστικά «τα πάντα».
Μια σημαντική πρώτη επιτυχία θα ήταν η επιβεβαίωση της ύπαρξης του μποζόνιου του Χιγκς, το οποίο εικάζεται ότι χαρίζει στην ύλη τη μάζα της: Το σωματίδιο δημιουργεί ένα πεδίο μέσα από το οποίο περνούν τα άλλα σωματίδια, όπως τα κουάρκ και τα ηλεκτρόνια. Όσα σωματίδια δυσκολεύονται να περάσουν από το πεδίο, σαν να κινούνται μέσα σε κάποιο παχύρρευστο υγρό, αποκτούν αδράνια και μάζα, ενώ όσο ευκολότερα κινούνται , τόσο μικρότερο (ή μηδενικό) είναι το βάρος τους.
Ένα άλλο μυστήριο που καλείται να διερευνήσει ο LHC είναι η χαμένη ύλη του Σύμπαντος. Οι τελευταίες κοσμολογικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι η ορατή ύλη δεν αποτελεί παρά ένα πολύ μικρό μέρος του Κόσμου. Φαίνεται ότι στο Σύμπαν υπάρχουν πολύ μεγαλύτερες ποσότητες «σκοτεινής ύλης», η οποία δεν είναι δυνατό να παρατηρηθεί άμεσα, και η φύση της παραμένει άγνωστη.
Μια εξήγηση στο μυστήριο θα έδινε η νεώτερη θεωρία της υπερσυμμετρίας, σύμφωνα με την οποία για κάθε σωματίδιο του Καθιερωμένου Μοντέλου υπάρχει και ένα αντίστοιχό του, μεγαλύτερης όμως μάζας.
Το μικρότερο από αυτά τα θεωρητικά συμμετρικά σωματίδια θα ήταν το neutralino, από το οποίο ίσως αποδειχθεί ότι αποτελείται η σκοτεινή ύλη. Η υπόθεση της υπερσυμμετρίας παραμένει μέχρι σήμερα αναπόδεικτη.
Διαφορετικά πειράματα, για μια ποικιλία ερευνών, θα πραγματοποιηθούν στους τέσσερις τεράστιους ανιχνευτές που έχουν εγκατασταθεί σε διαφορετικά σημεία του τούνελ: Ο «Ατλας» θα αναζητήσει κρυμμένες διαστάσεις και θα διερευνήσει την καταγωγή της μάζας· η «Αλίκη» θα μελετήσει το «πλάσμα κουαρκ-γλουονίων», τη «σούπα» σωματιδίων που προέκυψε αμέσως μετά το Μπιγκ Μπανγκ· το CMS θα ασχοληθεί με το το μποζόνιο του Χιγκς· και το LHC-b θα μελετήσει την αντι-ύλη.
Για την κατασκευή του LHC, που ξεκίνησε το 2003 έπειτα από συζητήσεις δύο δεκαετιών, χρειάστηκαν συνολικά 3,8 δισ. ευρώ και 5.000 επιστήμονες και μηχανικοί από όλο τον κόσμο.
Στο πρόγραμμα συμμετέχουν οι 20 χώρες-μέλη του CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικής Έρευνας), ανάμεσά του και η Ελλάδα, καθώς και οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία.
Περίπου 9.000 επιστήμονες θα επεξεργάζονται τα δεδομένα του LHC τα επόμενα χρόνια, σε μια πρωτοφανή διεθνή συνεργασία για τη μελέτη της φύσης του Σύμπαντος.
