cząstki elementarne

10 niesamowitych podziemnych laboratoriów
Pod ziemią i pod wodą roi się od nowoczesnych technologii. Olbrzymie wielkopowierzchniowe kompleksy naukowe, naszpikowane najnowocześniejszymi rozwiązaniami technicznymi to w dzisiejszych czasach największe ośrodki badawcze. Przyjrzyjmy się tym największym z największych.

Tego ośrodka badawczego nie sposób pominąć, po prostu nie da się. Wspominaliśmy o nim wielokrotnie (choćby tu). Słynne CERN (fr. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaireto) to istniejąca od 1954 roku Europejska Organizacja Badań Jądrowych. Jej ośrodek naukowo-badawczy, w którym badane są przede wszystkim cząstki elementarne, położony jest na północno-zachodnich przedmieściach Genewy, na granicy Szwajcarii i Francji, pomiędzy Jeziorem Genewskim a górskim pasmem Jury. CERN zatrudnia 2600 stałych pracowników oraz około 8000 naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 500 instytucji naukowych z całego świata. Rozmiary tego monstrum ledwo mieszczą się w granicach wyobraźni. Największe narzędzie badawcze – Wielki Zderzacz Hadronów, akcelerator cząsteczek – uważany jest za największą maszynę na świecie. Jego tunel, położony na średniej głębokości ok. 100 m, ma długość 27 km i leży na terenie dwóch krajów.

Ice Cube to po polsku ‘kostka lodu’. Tak nazwano detektor neutrin znajdujący się przy stacji Amundsen-Scott South Pole Stadion na Antarktydzie. Zbudowano go głęboko pod lodem Antarktydy poprzez wprowadzenie tysięcy sferycznych czujników optycznych. Dlaczego właśnie tutaj? Naukowcy twierdzą, że skuteczny detektor musi mieć odpowiednie rozmiary, a przy tym nic nie powinno zakłócać jego działania… Antarktyda okazała się idealna. Co najmniej 4200 modułów optycznych zawieszonych jest na 70 pionowych linach, umieszczonych na głębokości od 1450 do 2450 metrów pod powierzchnią lodu. Na samej powierzchni znajduje się kopuła zbudowana z ponad 280 modułów optycznych. Powierzchnia Ice Cube wynosi około 1 kilometra kwadratowego, a objętość tego instrumentu naukowego to około 2,5 kilometra sześciennego.

Laboratorium Narodowe Gran Sasso to ośrodek badania cząstek elementarnych położony u stóp szczytu Gran Sasso, w okolicach miast L’Aquila i Teramo, 120 km od Rzymu. Hale laboratoryjne ukryte są niemal 1500 metrów pod powierzchnią skalną, co ma zapobiec niekorzystnemu, wypaczającemu doświadczenia, wpływowi promieniowania kosmicznego. Gran Sasso bierze udział w projekcie OPERA (Oscylacyjny Projekt z użyciem Emulsyjnego Rejestrującego Aparatu), wraz z genewskim CERN, badając zjawisko oscylacji neutrin (to właśnie w wyniku tego projektu wstępnie podważono teorię Einsteina o prędkości światła – neutrina okazały się nieznacznie szybsze).

Super Kamiokande to japoński wodny detektor promieniowania Czernkowa. Znajduje się pod Górą Kamiokako (1100 metrów pod poziomem gruntu) i waży 50000 ton. Początkowo służył on do poszukiwań rozpadu protonu, od 1986 roku wykorzystywany jest do rejestracji neutrin słonecznych. Do użytku oddano go w 1996 roku.

Nazwa „Wostok”, z rosyjskiego ‘wschód’, ma wiele znaczeń. To nazwa radzieckiego programu lotów załogowych, firmy produkującej zegarki, ale też – a dla nas tutaj jest to znaczenie najważniejsze – największego antarktydzkiego podlodowego jeziora, odkrytego w 1996 roku. Znajduje się ok. 4000 m pod powierzchnią lodu. Woda ma temperaturę -3 stopnia Celsjusza, nie zamarza w wyniku ciśnienia, jakie wywiera gruba warstwa lodu, izolując jezioro od niskich temperatur na powierzchni, a także w wyniku geotermalnego „ogrzewania” od spodu. Przez świat naukowy jezioro to traktowane jest jako żywe laboratorium. Do jego wód dowiercono się w bieżącym roku, pobierając próbki zawierające ślady życia w postaci mikroorganizmów. Jezioro, którego wiek szacuje się na 500 000-1 000 000 lat, stanowi unikalny ekosystem, mimo trudnych warunków sukcesywnie badany przez zafascynowanych biologów.

Na norweskim archipelagu Svalbard, na wyspie Spitsbergen, niedaleko Longyearbyen znajduje się współczesna wersja swego rodzaju Arki Noego. W celu bezpiecznego przechowywania nasion roślin jadalnych z całego świata, za 9 mln dolarów w wiecznej zmarzlinie wydrążono ogromny tunel (powierzchnia ok. 1000 m ), gdzie w temperaturze -18 stopni Celsjusza przechowywane są nasiona. Norweski bank nasion odgrywać ma nie tylko rolę „backupu” w razie nieoczekiwanej katastrofy. Prowadzone też są tam badania nad udoskonaleniem genetycznym przechowywanych roślin.

W Rosji, w obwodzie murmańskim na Półwyspie Kolskim, 10 km od miasta Zapolarnyj, znajduje się odwiert SG-3, uważany za najgłębszy na świecie. Jego głębokość sięga 12 262 m. Wiercenie rozpoczęto 24 maja 1970 roku. Początkowym celem było 15 000 metrów, jednak z przeszkody, jakie stawiała natura, okazały się nie do pokonania (przede wszystkim wyższa niż przypuszczano temperatura skał na osiągniętej głębokości -190 stopni Celsjusza zamiast 100). Odwiert ten przyczynił się znacznie do badań struktury skorupy ziemskiej.

NOAA to amerykański odpowiednik naszego Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Baza Aquarius Reef to zaś prowadzona przez tę organizację jedyna na świecie podwodna stacja badawcza. 20 metrów pod powierzchnią wody, w sztucznie napowietrzonej bazie, naukowcy zajmujący się eksploracją dna oceanu odbywają swoje 10-dniowe misje.

DUSEL (Deep Underground Science and Engineering Laboratory) to ogromny amerykański projekt naukowy, będący wciąż w stadium realizacji. Finalnie w Homestake w południowej Dakocie powstać ma ogromne interdyscyplinarne (biologia, geologia, astrofizyka) laboratorium podziemne. Zgodnie z planami znajdować ma się ponad 7 km pod poziomem morza (dokładnie 2400 m pod powierzchnią gruntu). Głębokość jest ważna, ponieważ skały będą izolować promieniowanie kosmiczne, którego ładunek zakłóca przebieg badań.

SNOLAB (Sudbury Neutrino Observatory) to laboratorium umieszczone w dawnej kopalni niklu, stworzone przede wszystkim w celu zgłębienia fizycznych tajemnic neutrin słonecznych, a także czarnych dziur. Hale badawcze znajdują się 2070 metrów pod ziemią (6010 m pod poziomem wody). Łączna powierzchnia ośrodka wynosi ponad 7000 metrów kwadratowych.
Neutrina znów są szybsze od światła!
[...]. Neutrina faktycznie są szybsze? Podczas pierwszego eksperymentu naukowcy zmierzyli, że cząstki elementarne[...]
Tevatron odchodzi do historii. Brak funduszy niweczy marzenia o dalszych badaniach
Najpotężniejszy akcelerator w Stanach Zjednoczonych, drugi na świecie tuż po Wielkim Zderzaczu Hadronów, wkrótce zakończy swój żywot. Razem z zakończeniem programu lotów wahadłowców kończy się pewna epoka dla amerykańskiej i światowej nauki.
Neutrina przekraczają prędkość światła. CERN obala teorię Einsteina?
[...] laboratorium Gran Sasso oddalonego o 732 kilometry. Okazało się, że cząstki elementarne dotarły tam o 60[...]
Na co pozwoli 70 bilionów zderzeń cząstek?
Wielki Zderzacz Hadronów powstał między innymi po to, aby zweryfikować, czy „boska cząstka”, czyli bozon Higgsa istnieje. Jest to o tyle istotne, że jak dotąd jej istnienie potwierdzają tylko teorie – a i to nie wszystkie. Uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy istnieje, pozwoliłoby skompletować wszystkie elementy Modelu Standardowego. Czy 70 bilionów zderzeń cząsteczek na to wystarczy?
Pluszowe cząstki elementarne
Z okazji jutrzejszego Dnia Dziecka mamy coś specjalnego dla najzagorzalszych pasjonatów fizyki mikroświata: maskotki cząstek elementarnych!
Sukces fizyków! Neutrina jednak oscylują
[...]. Neutrina to tajemnicze cząstki elementarne. Bardzo słabo oddziałują z materią, przez co niezwykle trudno je[...]
Sterylne neutrino ratuje Wszechświat
[...], w tym projekty MINOS oraz MiniBooNE – oba dotyczące neutrin.Neutrina (i antyneutrina) to tajemnicze cząstki[.] elementarne. Trudno je badać, gdyż bardzo słabo oddziałują z innymi cząstkami. Jak dotąd odkryto trzy[...]