A Standard Modell részecskefizikai mivolta miatt nem képes megmagyarázni többek közt a gravitációt, és csupán a hagyományos anyagot írja le, ami a teljes világegyetem viszonylag kis részét tölti ki.
A francia határon fekvő svájci CERN 2,3 milliárd dolláros Large Hadron Collidere (LHC) újabb lendületet adhat a fizika legnagyobb erőfeszítésének, egy átfogó elmélet létrehozásának, ami a természet összes fizikai jelenségét leírja. A 100 méteres mélységben fekvő, 27 kilométer hosszú köralagutat 2007 nyarán kapcsolják be először, amikor is két részecskesugarat ütköztetnek frontálisan egymásnak rendkívül nagy sebességgel, újraalkotva a világegyetem által az ősrobbanás után megélt pillanatokat.
A sugarak ütközése új részecskék áradatát idézheti elő, feltárva egy a Standard Modellen túlmutató új fizikát. Ennek érdekében az LHC-nek sokkal nagyobb energiákat kell mozgósítania, mint a korábbi részecskeütköztetők. A protonokból vagy ólom-ionokból álló részecskesugarakat a Cern már létező részecskegyorsítóiban állítják elő, majd befecskendezik az LHC-be, ahol újabb elektromos impulzussal gyorsítják őket, hogy elérjék végső, 7 trillió voltos energiájukat. A sugarak körkörös szállításának feladatát 1232 dipól mágnes látja el az LHC körül.
A mágnesek szigorú minőségi teszten esnek át, mielőtt leeresztenék őket az alagútba. Tesztelésük –271 Celsius-fokon (1,9 Kelvin), az LHC üzemi hőmérsékletén folyik, ami csupán egy árnyalattal magasabb az abszolút nulla foknál, és hidegebb, mint a világűr vákuuma. A mágneseket folyékony héliummal hűtik le erre a rendkívül alacsony hőmérsékletre. A hélium 2,17 Kelvinnél már egészen elképesztő tulajdonságokat szerez, egyfajta „szuperfolyadék” állapotba kerül, közel nulla viszkozitással folyik, és szokatlanul magas lesz a hővezető képessége.
Ezek a tulajdonságok teszik alkalmassá a hűtésre és a hatalmas szupravezető rendszer stabilizálására. Az 1232 mágnes összehangolása sem kis feladat, azonban 2007-ben 27 kilométernyi műszerezettségnek és irányítórendszernek kell tökéletes összhangban működni, ami óriási kihívás.
Folyamatban az Atlas detektor összeszerelése
A két sugár az LHC-gyűrű 4 pontján fogja keresztezni egymást, ahol a részecskék egy része frontálisan találkozik egymással. Ezeknél a pontoknál egy-egy házméretű detektort helyeznek el az ütközésekből létrejövő új részecskék mérésére, minden egyes detektorhoz egy külön fizikuscsoportot rendelnek. A detektorok közül kettő, az LHCb és az Alice névre keresztelt meghatározott fizikai jelenségeket fog megvizsgálni, míg a másik kettő, az Atlas és a CMS „általános célú” detektorokként vannak megjelölve. Utóbbiaknak a jelenleg mindössze feltételezett Higgs-bozonokat kell azonosítaniuk, melyeket a Standard Modellben betöltött meghatározó szerepük miatt többnyire „Isten-részecskeként” emlegetnek. Emellett keresik az úgy nevezet szuperszimmetrikus részecskéket és az extra dimenziókat is.
Szimulációk
A Higgs-bozon megmagyarázza, miért van az összes többi részecskének tömege. Az elmélet szerint a részecskék egy mindent átható mezővel, a Higgs-bozonok által táplált Higgs-mezővel való kölcsönhatásokból szerzik tömegüket. Gyors sikert azonban ne várjunk, mivel egy felfedezés bejelentéséhez közel egyévnyi adathalmazra lesz szükség, viszont cserébe talán egy újabb nagy rejtélyre, a sötét energiára is fény derülhet.
1998-ban két kutatócsoport is bebizonyította, hogy a sötét energia gyorsítja az univerzum tágulását. Később az is kiderült, hogy a sötét energia több mint 70 százalékát alkotja a világegyetemnek, viszont a legjobb elméletekkel sem sikerül magyarázatot adni mivoltára.
John Ellis, a Cern vezető tudósa szerint azonban a Higgs-mező tökéletes jelölt lehet a sötét energia forrására. Szerinte a Higgs-mechanizmus a tér egészét betölti egy mezővel. A gravitációs mezővel ellentétben, ami csak a Nap és a galaxis középpontja körül erős, a Higgs mezőnek alapvetően mindenhol ugyanazt az értéket kellene mutatnia, amiből eljuthatnánk a sötét energiához.
Van azonban ezzel az elképzeléssel egy kis probléma: a Higgs-mező bevonásával 120-szor több sötét energiát kapnánk, mint amennyinek elméletileg lennie kellene, Ellis azonban tökéletesen elégedett lenne egy ilyen felfedezéssel is, szerinte a többlet okain már ráérnének utána töprengeni.
Akárhogy is, az LHC-kísérlet közelebb vihet egy áttöréshez, és az sem kizárt, hogy valami teljesen váratlan felfedezéssel szolgál majd világegyetemünk működéséről, ami talán még nagyobb elégedettséggel töltené el a tudósokat.
