Obsah:

Obsah .......................................................................................…........................................ str.1

Úvod ......................................................................................…........................................... str.2

1. Štandardný model ..............................................…................………................. str.3

1.1. História fyziky častíc ........................….…….......................................str.3

1.2. Štandardný model ….......................…................................................. str.3

1.2.1. Kvarky .....……..….................................................... str.4

1.2.2. Leptóny ……....…..................................................... str.5

1.2.3. Generácie častíc ……................................................ str.5

1.2.4. Štyri interakcie .......................................................... str.5

1.2.4.1. Gravitačná interakcia .................................. str.6

1.2.4.2. Elektromagnetická interakcia ..................... str.6

1.2.4.3. Silná interakcia ........................................... str.6

1.2.4.4. Slabá interakcia .......................................... str.8

2. Urýchľovače ....................................................................................................... str.8

2.1. Najväčšie svetové urýchľovače ......................................................... str.10

3. Detektory .......................................................................................................... str.12

4. CERN ............................................................................................................... str.15

4.1. Začiatky ............................................................................................. str.15

4.2. Prvý urýchľovač ................................................................................ str.15

4.3. Protónový synchrotron- srdce CERN ................................................ str.16

4.4. Victor Weisskopf ............................................................................... str.16

4.5. Bublinové a iskrové komory ............................................................. str.17

4.5.1. Bublinové komory .............................................................. str.17

4.5.2. Iskrové komory ................................................................... str.17

4.6. Drôtové proporciálne komory ........................................................... str.18

4.7. Super Proton Synchrotron ................................................................. str.18

4.8. Čakanie na intermediálne vektorové bozóny …................................ str.19

4.9. LEP ................................................................................................... str.19

4.10. CERN a spoločnosť .......................................................................... str.20

4.11. CERN dnes a zajtra ........................….............................................. str.21

Záver ...........................................................…................................................................... str.22

Zoznam použitej literatúury .....................…...................................................................... str.23

Prílohy ............................................................................................................................... str.24

1

Úvod:

Tento rok je okrem iného významný aj tým, že je to medzinárodný rok fyziky. Pri tejto

príležitosti sa po celom svete konajú zaujímavé akcie pre fyzikálnych nadšencov, ale i laikov.

Jednej takejto akcie som sa zúčastnila aj ja. Jednalo sa o prednášky spojené so súťažov, ktoré

organizovalo práve laboratórium CERN. Cieľom bolo rozšíriť mladým ľudom obzor aj

v oblasti mikrosveta, čo je pre mnohých stále veľká neznáma. Ani ja som vtedy nebola

výnimkou. Prednášky pod vedením odborníkov zo Žilinskej univerzity však boli veľmi

kvalitne spracované a rýchlo nás uviedli do problematiky. Po zodpovedaní posledných

nejasností, sme boli postavený pred zaujímavú úlohu. Priamo z laboratória CERN sme

obdržali výsledky zrážok z detektora Delphy, ktoré sme mali pomocou práve získaných

vedomostí vyhodnotiť. Po dokončení tejto úlohy sme nadviazali videokonferenčné spojenie

cez internet s laboratóriom CERN aj s ostatnými zúčastnenými krajinami, kde sme si mali

možnosť svoje výsledky porovnať a položiť svoje zvedavé otázky priamo vedcom do CERNu.

Mne osobne táto skúsenosť veľa priniesla a preto by som sa s mojimi novými vedomosťami

chcela podeliť aj s ostatnými. Verím, že sa mi to pomocou tohto projaktu podarí.

2

1. Štandardný model

1.1. História fyziky častíc

Viac ako 2000 rokov ľudia rozmýšľajú o elementárnych časticiach, z ktorých sa skladá všetka

hmota. Veľa dali svetu fyziky Gréci vytvorením bázy základných moderných princípov akými

sú zákon zachovania hmoty, atomová teória a pod. Počas storočí, ktoré nasledovali po

gréckom období, nenastal veľký pokrok. Avšak s nástupom intenzívneho intelektuálneho

náboja renesancie do oblasti fyziky, Kopernik a iní veľkí myslitelia začali odmietať grécke

myšlienky za vzniku nových predstáv, založených na empirických metódach. Kopernikove

teórie zakončili starú éru vedeckého chápania a začali novú vedeckú revolúciu.

Po Kopernikovej revolúcii bolo zrejme, že vedecké teórie nemôžu byť prijaté bez prísneho

testovania. Zvýšila sa komunikácia medzi vedcami a to viedlo k nárastu počtu objavov.

Na začiatku 20.storočia vedci verili, že rozumejú najzákladnejším princípom prírody. Atómy

boli pevné stavebné bloky prírody, vedci verili newtonovským zákonom pohybu, väčšina

problémov fyziky sa zdala byť vyriešená. Avšak počnúc Einsteinovou teóriou relativity, ktorá

nahradila newtonovskú mechaniku, vedci postupne zisťovali, že ich vedomosti sú ďaleko od

úplnosti. Začal narastať vplyv kvantovej mechaniky, ktorá celkom zmenila základné chápanie

fyziky.

V polovici 60-tych rokov si fyzici uvedomili, že ich predošlé chápenie, kde všetká hmota je

tvorená elementárnymi protónmi, neutrónmi a elektrónmi bolo nedostatočné na vysvetlenie

množstva nových častíc, ktoré boli objavené. Gell-Mannova a Zweigova teória kvarkov

vyriešila tento problém. Počas posledných 30 rokov vznikla teória nazvaná Štandardný model

častíc a interakcií.

1.2. Štandardný model

Všetky naše doterajšie vedomosti a poznatky o zákonoch mikrosveta sú zhrnuté v teórií

nazývanej štandardný model. Usiluje sa opísať všetku hmotu a sily Vesmíru (okrem

gravitácie). Jej elegancia spočíva v možnosti opísania stoviek častíc a vysvetlenia zložitých

interakcií medzi týmito časticami pomocou niekoľkých elementárnych častíc a interakcií

medzi nimi. Podľa tohto modelu sú základnými stavebnými kameňmi hmoty kvarky

a leptóny a keďže ku každej častici (hmote) existuje jej odpovedajúca antičastica (antihmota)

aj antikvarky a antileptóny. Antičastice sú rovnaké ako odpovedajúce častice vo všetkých

aspektoch, líšia sa len opačnými nábojmi. Protón je elektricky kladne nabitý, antiprotón

3

záporne. Majú rovnakú hmotnosť, čiže aj vplyv gravitácie na ne je rovnaký. Okrem častíc

hmoty existujú aj častice, ktoré sú nositeľmi sily- sprostredkúvajú interakciu. Sú to napr.

fotón, gluón, W+ ,W-, Z bozóny

1.2.1. Kvarky

Poznáme 6 druhov kvarkov, ktoré označujeme symbolmi u (z anglického up), d (down), s

(strange), c (charm), t (top), b (bottom). Každý z týchto kvarkov existuje ešte v 3 rôznych

stavoch, poeticky nazývaných “farby“. Kvôli tomu, že samostatné kvarky majú zlomkový

elektrický náboj, môže kvark existovať len v spojení s iným kvarkom. Spojené kvarky tvoria

častice zvané hadróny. Súčet elektrických nábojov jednotlivých kvarkov v hadróne je vždy

celé číslo. Zatiaľ čo kvarky sú nositeľmi farebného náboja, hadróny sú farebne neutrálne.

Existujú dve skupiny hadrónov :

Baryóny – sú hadróny tvorené tromi kvarkami (qqq). Napríklad protón tvoria 2 up a 1 down

kvark (uud), neutrón je zložený z 1 up a 2 down kvarkov (udd).

Mezóny - sa skladajú z jedného kvarku ( ) a jedného antikvarku ( ).

4

1.2.2. Leptóny

Existuje 6 leptónov, z ktorých 3 majú elektrický náboj a 3 nemajú. Najznámejším nabitým

leptónom je elektrón (e). Ďalšie dva nabité leptóny sú mión (µ) a tau-leptón , ktoré sa

podobajú elektrónu s väčšou hmotnosťou. Všetky elektricky nabité leptóny majú záporný

náboj. Ostatné 3 leptóny sú neutrína, ktoré ľahko prenikajú hmotou ( ). Nemajú elektrický

náboj a majú malú, ak vôbec nejakú, hmotnosť. Ku každému nabitému leptónu existuje jedno

neutríno. Leptóny môžu existovať bez prítomnosti iných častíc.

Ťažšie typy leptónov (mión a tau-leptón) sa nenachádzajú bežne v hmote, pretože sa veľmi

rýchlo rozpadajú. Jedna zo vzniknutých častíc je vždy zodpovedajúce neutríno. Ostatné

častice môžu byť leptón a jeho antineutríno alebo alternatívne kvark a jeho antikvark.

Elektróny a neutrína sú jediné stabilné leptóny.

1.2.3. Generácie častíc

Kvarky aj leptóny existujú v 3 rozdielnych skupinách. Každú z týchto skupín voláme

generácia hmotných častíc. Generácia je skupina tvorená jedným typom náboja kvarkov a

leptónov. Každá generácia je ťažšia ako predchádzajúca.

Všetká viditeľná hmota vo Vesmíre je tvorená prvou generáciou hmotných častíc: up a down

kvarkov a elektrónov. Druhá a tretia generácia častíc je nestabilná a rozpadá sa na prvú

generáciu. To je dôvod toho, že všetka stabilná hmota vo Vesmíre je tvorená prvou

generáciou častíc. Druhá a tretia generácia sa vyskytuje len v rannom vesmíre, kozmickom

žiarení, urýchlovačoch a reaktoroch.

1.2.4. Štyri interakcie

Vesmír, ktorý poznáme, existuje vďaka interakciám elementárnych častíc, vďaka ich rozpadu,

anihilácii a vďaka silám, ktoré medzi nimi pôsobia. Rozoznávame štyri základné interakcie:

gravitačná, elektromagnetická, silná, slabá

Generácia 1.generácia 2.generácia 3.generácia Náboj

Kvarkyu c t +2/3d s b -1/3

Leptónyνe νμ ντ 0e μ τ -1

5

1.2.4.1. Gravitačná interakcia

Gravitačná interakcia nehrá v mikrosvete prakticky žiadnu roľu. Jej veľkosť je 10-42 N.

Častica, ktorá je nositeľom gravitačnej interakcie sa nazýva gravitón , no doteraz sa nepodarilo

jej existenciu experimentálne dokázať.

1.2.4.2. Elektromagnetická interakcia

Elektrický náboj (kladný a záporný) a magnetický pól (severný a južný) sú rôznym aspektom

tej istej interakcie – elektromagnetizmu. Opačne nabité objekty, ako elektrón a protón, sa

priťahujú, kým častice s rovnakým nábojom sa odpudzujú. Napriel tomu, že atómy majú

obyčajne rovnaký počet protónov a elektrónov a sú teda elektricky neutrálne, niečo drží tieto

atómy v molekule. Je to efekt nazývaný zvyšková elektromagnetická sila. Nabité časti

jedného atómu môžu interagovať s nabitými časťami druhého atómu. To dovoľuje viazanie

rôznych atómov. Takže elektromagnetická sila vysvetľuje všetky chemické i biologické

procesy. Časticou prenášajúcou elektromagnetickú interakciu je fotón. Má nulovú hmotnosť.

V závislosti od energie fotónu hovoríme o gama-lúčoch, svetle, mikrovlnách, rádiových

vlnách a pod. Veľkosť elektromagnetickej interakcie je 10-2 N.

1.2.4.3. Silná interakcia

Silnú interakciu takisto ako aj slabú nepostrehneme, pretože dosah ich pôsobenia nie je väčší

ako atómové jadro. Týmto silám však vďačíme za objekty, z ktorých je tvorený svet a za

rozpady, ktoré spôsobujú nestabilitu určitých častí hmoty. Pôsobia na najmenšie aj na

najväčšie objekty vo Vesmíre.

Pretože silná interakcia viaže kvarky v hadrónoch, jej nositeľom je častica nazývaný gluón

( z angl.lepič), pretože on "lepí" kvarky dokopy.

Gluóny aj kvarky majú určitý typ náboja, ktorý nie je elektromagnetický; nazýva sa farebný

náboj. Hadróny (napr. protóny a neutróny) farebný náboj nemajú, sú farebne neutrálne, tak

isto aj leptóny. Z tohto dôvodu, silná sila pôsobí len vo veľmi malom počte interakcií.

Tak ako elektricky nabité častice interagujú vzájomnou výmenou fotónov, farebne nabité

častice si vymieňajú gluóny v silných interakciách. Hlavný rozdiel medzi silnou a

elektromagnetickou interakciou je, že nositele silnej interakcie (gluóny) majú samy farebný

náboj. Fotóny nemajú žiaden elektrický náboj.

Sila medzi farebne nabitými časticami je veľmi silná, preto si získala meno silná interakcia.

6

Dva alebo viac kvarkov blízko seba rýchlo uvoľňuje gluóny, vytvárajúc veľmi siné "farebné

silové pole", ktoré viaže kvarky dokopy. Existujú tri farebné náboje a tri im zodpovedajúce

anti-farebné (komplementárne) náboje. Kvarky menia konštantne svoj farebný náboj tým, že

si vymieňajú gluóny s inými kvarkami.

Každý kvark má jeden z troch farebných nábojov a každý antikvark má jeden z troch

komplementárnych farebných nábojov. Gluóny nosia farebné/antifarebné páry (tie nemusia

byť rovnakej farby, napr: existuje červeno/antimodrý gluón). Zatiaľčo existuje 9 možných

kombinácií farebného/antifarebného páru, je vďaka ohľadu na symetriu jedna konfigurácia

eliminovaná. Takto gluón môže efektívne nosiť jednu z ôsmich možných

farebno/antifarebných kombinácií.

Väznenie kvarkov

Farebne nabité častice nemôžu existovať samostatne.Z toho dôvodu sú farebne nabité kvarky

uväznené do skupín (hadrónov) s inými kvarkami, ktoré sú farebne neutrálne.

Kým nebola objavená teória silnej interakcie v rámci Štandardného modelu, fyzici nevedeli

vysvetliť, prečo sa kvarky spájajú len do baryónov (trojkvarkové objekty) a mezónov (kvark-

antikvarkové objekty). Teraz už vieme, že len tieto kombinácie sú farebne neutrálne. Častice

ako ud alebo dd, ktoré nemôžu byť kombinované do farebne neutrálneho stavu, neboli nikdy

pozorované.

Farebné silové pole : V danom hadróne si kvarky vymieňajú gluóny. Z toho dôvodu hovoria fyzici o farebnom

silovom poli, ktoré sa skladá z gluónov držiacich kvarky pokope. Ak je jeden z kvarkov v

danom hadróne odťahovaný od svojich susedov, natiahne sa farebné silové pole medzi týmto

kvarkom a jeho susedmi. Odťahovaním kvarku narastá stále viac a viac energia farebného

silového poľa. V určitom bode, je pre pole výhodnejšie "roztrhnúť sa" na dva nové kvarky.

Takto sa energia poľa zachováva, lebo je premenená na hmotnosť nových kvarkov a pole sa

môže opäť stiahnuť a "upokojiť sa". Kvarky nemôžu existovať samostatne, pretože musia

udržovať farebné silové pole s ostatnými kvarkami.

Reziduálna silná interakcia

Protóny a neutróny, ako aj všetky hadróny, sú farebne neutrálne objekty. Ale pamätajme, že

hadróny sú tvorené niekoľkými farebne nabitými kvarkami, takže farebne nabité kvarky

jedného protónu sa môžu "zlepiť" s farebne nabitými kvarkami iného protónu, aj keď sú

protóny, ako také, farebne neutrálne. Toto sa nazýva reziduálna silná interakcia a je dosť silná

na to, aby prekonala elektromagnetické odpudzovanie sa dvoch protónov.

7

1.2.4.4. Slabá interakcia

Slabá interakcia zodpovedá za fakt, že sa väčšina ťažkých kvarkov a leptónov rozpadá na

ľahšie kvarky a leptóny. Keď sa častica rozpadá, stratí sa a je nahradená dvomi alebo

viacerými časticami. Výsledná hmotnosť produkovaných častíc je vždy menšia ako hmotnosť

pôvodnej častice. Preto stabilná hmota okolo nás obsahuje iba elektróny a dva najľahšie

kvarky. Keď kvark alebo leptón menia svoj typ (napr. mión sa mení na elektrón) hovorí sa, že

menia vôňu.Všetky vône sa menia vďaka slabej interakcii. Nositeľmi slabej interakcie sú

W+,W- a Z bozóny . W bozóny sú elektricky nabité a Z bozón je neutrálny. Zaujímavým

aspektom Štandardného modelu je, že elektromagnetická a slabá interakcia sú spojené do

jednej zjednotenej interakcie zvanej elektroslabá. (Viď.tabuľka č.1 v prílohe)

2. Urýchľovače

Naše oči sú prispôsobené k viditeľnému svetlu, ktorého vlnové dĺžky sú v okolí 0,0000005

metra. Avšak vlnová dĺžka viditeľného svetla je veľmi veľká na analyzovanie niečoho

menšieho ako bunka. Na pozorovanie objektov s väčším zväčšením musíme použiť vlny s

menšími vlnovými dĺžkami. Preto sa na výskum submikroskopických objektov ako sú vírusy

používajú elektrónové mikroskopy. Avšak aj ten najlepší elektrónový mikroskop môže ukázať

iba rozmazaný obraz atómu. Na to, aby sme videli aj najmenšie častice, musíme použiť ako

sondy častice s čo najmenšou vlnovou dĺžkou. Hybnosť častice a jej vlnová dĺžka sú nepriamo

úmerné, preto sa na zvýšenie hybnosti častíc a tým zmenšenie vlnovej dĺžky používajú

urýchľovače častíc.

Na štúdium veľmi hmotných nestabilných častíc, ktoré majú iba veľmi krátku existenciu (ako

napríklad veľmi masívny t-kvark)je potrebné získanie častíc s veľkou hmotnosťou. Avšak,

všetko, čím sme obklopení v ich každodennom svete, sú ľahké častice. Poznáme slávnu

Einsteinovu rovnicu E=mc2, kde E je energia, m je hmotnosť a c je rýchlosť svetla. Ľahké

častice teda vložíme do urýchľovača, dodáme im veľa kinetickej energie (rýchlosti), a potom

ich necháme zraziť sa navzájom. Počas tejto kolízie sa kinetická energia častice spotrebuje na

vytvorenie nových hmotných častíc. Vďaka tomuto procesu možno vytvoriť nestabilné častice

s veľkými hmotnosťami a študovať ich vlastnosti.

Urýchľovače teda riešia dva problémy:

8

1) keďže všetky častice majú vlnové vlastnosti používajú sa urýchľovače na zvýšenie

hybnosti častice a súčasne zmenšujú jej vlnovú dĺžku tak, že môžu vniknúť dovnútra

atómu.

2) energia urýchlených častíc môže byť použitá na vytvorenie veľkých hmotností, ktoré

chceme študovať.

Princípom urýchľovača je, že urýchli časticu pomocou elektromagnetického poľa a vystrelí ju

na terčík. V okolí terčíka sú detektory, ktoré zaznamenávajú jednotlivé časti udalosti.

Získať častice je pomerne jednoduché. Elektróny sa získavajú zahrievaním kovov, protóny

zase odobratím elektrónu vodíkovému atómu, atď. Urýchľovače urýchlia nabité častice

vytvorením veľkých silných elektrických polí, ktoré odpudzujú alebo priťahujú častice.Toto

pole sa potom šíri pozdĺž urýchľovača a súčasne „tlačí" častice. V lineárnych urýchľovačoch

vzniká pole dôsledkom šírenia sa elektromagnetických (E-M) vĺn. Keď E-M vlna zasiahne

zhluk častíc, tie vzadu získajú najväčšie urýchlenie, kým tie vpredu získajú urýchlenie

najmenšie.

Urýchľovače možno podľa spôsobu zrážky rozdeliť na dva typy:

Pevný terčík: Nabitá častica, akou je napr. elektrón alebo protón je urýchlená elektrickým

poľom a zráža sa s terčíkom. Ten môže byť pevný, kvapalný alebo plynný. Detektor určuje

náboj, hybnosť, hmotnosť, atď., vzniknutých častíc.

Kolidujúce zväzky: Dva protibežné zväzky vysokoenergetických častíc navzájom kolidujú -

zrážajú sa. Výhodou tohto zariadenia je, že obidva zväzky majú veľkú kinetickú energiu,

takže je pravdepodobnejšie, že pri ich kolízii vzniknú ťažšie častice ako pri experimente s

pevným terčíkom pri rovnakej energii.

Podľa tvaru možno urýchĺovače deliť tiež na dva druhy:

Obidva typy urýchľujú častice pomocou vĺn elektrického poľa.

Lineárne akcelerátory (linacs)- častice vchádzajú na jednom konci a výchadzajú na druhom.

Používajú sa v experimentoch s pevným terčíkom, ako zdroje častíc do cyklických

urýchľovačov, alebo ako lineárne zrážače.

Synchrotróny: Urýchľovače vybudované v tvare kruhu, v ktorom sa častica neustále

pohybuje dookola získavajúc veľa malých nárazov pri každom obehu.

9

Zväzky častíc cyklických urýchľovačov (synchrotrónov) sa môžu použiťv experimentoch so

zrážajúcimi sa zväzkami alebo vyvedené z kruhu v experimentoch s pevným terčíkom.

Častice v cyklických urýchľovačoch sa pohybujú po kruhovej dráhe pretože veľké magnety

zakrivujú dráhy častíc tak, aby zostali v urýchľovači.

Výhodou cyklických urýchľovačov oproti lineárnymi je, že častice v cyklických

urýchľovačoch (synchrotrónoch) obiehajú veľakrát, dostávajúc množstvo energetických

nárazov v každom okruhu. Takto môžu poskytovať častice veľmi vysokých energií bez toho,

aby mali závratné dĺžky. Naviac to, že sa častice pohybujú mnohokrát po kružnici, im dáva

veľkú šancu zrážať sa na tých miestach, kde sa zväzky križujú. .

Na druhej strane, je ľahšie postaviť lineárne urýchľovače ako cyklické urýchľovače pretože

nepotrebujú tak veľa magnetov na zabezpečenie kruhového pohybu častíc. Cyklické

urýchľovače tiež potrebujú veľký polomer, aby častice získali dostatočne vysoké energie,

takže ich budovanie je finančne náročné.

Druhá vec, ktorú treba brať do úvahy je, že ak je nabitá častica urýchľovaná, vyžaruje

energiu. Pri vysokých energiách sú straty pri vyžarovaní väčšie v cyklických ako v lineárnych

urýchľovačoch. Navyše radiačné straty sú horšie pre urýchľovanie ľahkých elektrónov ako

ťažších protónov. Elektróny a anti-elektróny (pozitróny) môžu byť urýchlené na vysoké

energie len v lineárnych urýchľovačoch alebo v cyklických s veľkým polomerom.

2.1. Najväčšie svetové urýchľovače

SLAC

Standford Linear Accelerator Center, situovaný

južne od San Francisca je najdlhším lineárnym

urýchľovačom na svete. Urýchľuje elektróny a

pozitróny pozdĺž svojej 2-míľovej dĺžky až k

rôznym terčíkom, prstencom, či detektorom

umiestneným na jeho konci. PEP prstenec bol

prerobený pre tzv. B-továreň, ktorá bude študovať niektoré záhady

antihmoty pomocou B mezónov. Príbuzná fyzika sa študuje v Cornelly

s CESR a v Japonsku s KEK. objavili c-kvark (spolu s Brookhavenom)

a tau leptón. (Viď obrázok č. 1 v prílohe)

10

FermiLab

Fermi National Accelerator

Laboratory, laboratórium

fyziky vysokých energií,

pomenované po priekopníkovi

fyziky Enrico Fermim sa nachádza 30 miľ západne od Chicaga. Je domovom najsilnejších

svetových časticových urýchľovačov, Tevatronu, ktorý bol použitý na objavenie b- a t-

kvarku. (Viď obrázok č. 2 v prílohe)

CERN

CERN (Európske laboratórium pre časticovú fyziku) je medzinárodné

laboratórium, kde boli objavené W a Z bozóny. CERN je rodiskom WWW.

Large Hadron Collider bude hľadať Higgsove bozóny a ďalšie nové

elementárne častice a sily. (Viď obrázok č. 3 v prílohe)

Brookhaven

Brookhaven National

Laboratory (BNL) sa

nachádza na Long

Islande, New York. Objavili tam c-kvark, spoločne so SLACom. Hlavný prstenec má polomer

0.6 km. (Viď obrázok č. 4 v prílohe)

CESR

Cornell Electron-Positron Storage Ring (CESR) v New Yorku je elektrón-pozitrónový reaktor

s obvodom 768 metrov, situovaný 12 metrov pod zemou na pôde Cornellovej univerzity. Je

schopný produkovať zrážky medzi elektrónmi a ich antičasticami, pozitrónmi, s energiou

medzi 9 a 12 GeV. Produkty týchto zrážok sa štúdujú s detekčnou aparatúrou nazvanou

CLEO detektor. Prebiehajú tu štúdiá b-kvarku. (Viď obrázok č.5 v prílohe)

DESY

11

V laboratórium DESY v Hamburgu, Nemecko bol objavený gluón v urýchľovači PETRA.

DESY pozostáva z dvoch urýchľovačov: HERA a PETRA. V nich sa zrážajú elektróny a

protóny. (Viď obrázok č 6 v prílohe)

KEK

Laboratórium KEK v Japonsku bolo vybudované na experimentálné štúdium elementárnych

častíc.12GeV protónový synchtrotrón bol skonštruovaný ako najvýznamnejšie zariadenie. Od

roku 1976 zohráva tento synchrotrón významnú úlohu v experimentálných urýchľovacích

aktivitách Japonska a to viedlo k založeniu ďalšej časti programu vysokoenergetickej fyziky

KEK, 30GeV elektrón-pozitrónového urýchľovača protibežných zväzkov nazvaného

TRISTAN. Konštruujú B továreň. (Viď obrázok č.7 v prílohe)

IHEPInstitute of High Energy Physics (IHEP) v Pekingu, Čínska ľudová republika.Študujú tau

leptón a c-kvark.

3. DetektoryPo tom, čo urýchľovač dodal časticiam dostatok energie, tieto sa zrážajú buď s terčíkom alebo

vzájomne medzi sebou. Každá z týchto kolízií sa nazýva prípad. Našim cieľom je izolovať

každý prípad, získať z neho experimentálne údaje a otestovať, či časticové procesy tohto

prípadu sú v zhode s teóriou, ktorá sa testuje.

Každý prípad je veľmi komplikovaný, pretože vzniká veľa častíc. Väčšina týchto častíc má

takú krátku dobu života, že prejdú iba veľmi malú vzdialenosť kým sa rozpadnú sa na iné

častice, takže nezanechajú pozorovateľné dráhy.

Na hľadanie týchto rôznych častíc a rozpadových produktov, vyvinuli fyzici

multikomponentné detektory, ktoré testujú rozličné hľadiská prípadu. Každý komponent

moderného detektoru je použitý na meranie energie a hybnosti častíc a/alebo na rozlíšenie

rôznych typov častíc. Keď tieto všetky komponenty spolupracujú na detekcii prípadu, môžu

byť na analýzu vyčlenené jednotlivé častice. Sledovaním každého prípadu, počítače zbierajú a

interpretujú veľké množstvo experimentálnych údajov z detektorov a prezentujú

extrapolované výsledky fyzikovi.

Typy detektorov

Detektory sú konštruované rôznymi spôsobmi podľa typu zrážky, ktorú analyzujú.

12

Pevný terčík: V experimente s pevným terčíkom letia produkované častice dopredu, takže

detektory majú tvar kužeľa a sú uložene "po prúde".

Zrážajúce sa zväzky: Počas takéhoto experimentu sú častice vyžarované všetkými smermi,

takže detektor je guľový alebo, ešte častejšie valcový.

Moderné detektory: Moderné detektory pozostávajú z mnohých rôznych častí, ktoré testujú

rôzne hľadiská udalosti. Toto množstvo komponentov je upravené tak, že fyzici môžu získať

väčšinu experimentálnych údajov o časticiach z daného prípadu. Toto je schématický náčrt

typického moderného detektoru. :

Dráhový detektok- vnútorná časť detektoru je vyplnená segmentovaným snímacím

zariadením rôzneho typu, takže dráhy nabitých častíc môžu byť veľmi presne určené.

E-M kalorimeter- toto zariadenie meria celkovú energiu e+, e- a fotónov. Tieto častice

produkujú spŕšky e+/ e- párov v látke. e- (alebo e+) sú odrazené elektrickým poľom atómov, čo

spôsobí, že vyžiaria fotóny. Fotóny opäť produkujú e+/ e- páry, ktoré vyžarujú fotóny atď.

Výsledný počet e+/ e- párov je úmerný energií nalietavajúcej častice.

Hadrónový kalorimeter- toto zariadenie meria celkovú energiu hadrónov. Hadróny

interagujú s hustou látkou v tejto oblasti, produkujúc spŕšku nabitých častíc, ktorých energia

je potom nameraná.

Miónová komora- do tejto komory doletia len mióny a neutrína. Mióny sú detekované, ale

slabo interagujúce neutrína uniknú. Prítomnosť neutrín môže byť odvodená z chýbajúcej

energie.

13

Magnet- dráha nabitej častice sa zakrivuje v magnetickom poli. Polomer zakrivenia a smer

hovoria o hybnosti a znamienku náboja.

Detektory sa skladajú z rôznych častí preto, že každý komponent testuje špeciálnu oblasť

vlastností častíc. Tieto komponenty sú zložené dokopy tak, že všetky častice prejdú rôznymi

vrstvami postupne. Častice nebudú pozorovateľné, kým nebudú interagovať s detektorom v

merateľnej forme, alebo sa nerozpadnú na detekovateľné častice.(Viď obrázky č.8 a 9)

Dôležitou funkciou detektora je merať náboj a hybnosť častice. Z toho dôvodu, vnútorné časti

detektora, zvlášť dráhové zariadenie, sú v silnom magnetickom poli. Znamienka nabitých

častíc môžu byť ľahko vyčítané z ich dráh, pretože dráhy kladných a záporných častíc sa v

rovnakom magnetickom poli zakrivujú v opačnom smere.

Hybnosti častíc môžu byť vypočítané pretože dráha častíc s väčšou hybnosťou sa zakriví

menej ako dráha častice s menšou hybnosťou. Je to preto, lebo častica s väčšou hybnosťou

strávi menej času v magnetickom poli alebo má väčšiu zotrvačnosť ako častica s menšou

hybnosťou a tak sa menej zakrivuje.

Počítačové rekonštrukcieDetektory zaznamenávajú milióny informácií počas zrážky. Preto je potrebné nechať počítač

spracovať tieto informácie a znázorniť najpravdepodobnejšie dráhy častíc a rozpady, ako aj

anomálie z očakávaného správania sa.

Toto je počítačová rekonštrukcia protón-antiprotónovej zrážky, ktorá produkuje elektrón-

pozitrónový pár ako aj veľa iných častíc. Tento konkrétny prípad, ako aj veľa iných

podobných poskytuje dôkaz o Z bozóne, jednom z nositeľov interakcií pri produkcii t-

kvarkov.

14

4. CERN4.1. Začiatky

S myšlienkou založiť laboratórium prišiel už v roku 1949 na konferencií o vede v Lausanne

laureát Nobelovej ceny za fyziku Louis de Broglie. Jeho návrh bol ďalej podporený na 5.

generálnej konferencií UNESCO v roku 1950 a po ďaľších dvoch rokoch sa jedenásť

európskych štátov dohodlo vytvoriť provizorný Conseil Europeén pour la Recherche

Nucleaire (CERN). V roku 1953 bola pre CERN vybraná lokalita neďaleko Ženevy. Na

zasadnutí Rady CERN v Paríži v 1953 podpísalo dohodu o založení CERNu dvanásť štátov

(Spolková republika Nemecko, Belgicko, Dánsko, Francúzsko, Grécko, Taliansko, Nórsko,

Veľká Británia, Švédsko, Holandsko, Švajčiarsko a Juhoslávia ). Platnosť nadobudla však až

29.9.1954 po ratifikácií všetkými zúčastnenými krajinami.

Snaha vybudovať silné medzinárodné laboratórium orientované na základný výskum v oblasti

fyziky elementárnych častíc reagovala okrem iného na skutočnosť, že v Brookhavenskom

národnom laboratóriu v USA prebiehala stavba prvého urýchľovača novej generácie,

protonového synchrotronu nazývaného COSMOTRON. Ten už od jesene 1953 urýchľoval

protóny v tej dobe na rekordnú energiu 3 GeV. Snaha, čo najskôr znížiť náskok Ameriky

bezpochýb viedla k rýchlemu budovaniu CERNu.

Rada CERN ustanovila v roku 1952 dve pracovné skupiny, ktorých poslaním bolo pripraviť

projekty prvých dvoch urýchľovačov protónov: konvenčného synchrocyklotronu (SC)

a protónového synchrotronu (PS) na čo najväčšie energie.

4.2. Prvý urýchľovač

Prvým urýchľovačom, ktorý bol v CERNe postavený bol synchrocyklotron (SC) umožňujúci

urýchľovať protóny na energieu 600MeV. Do prevádzky bol uvedený na sklonku roku 1957.

Napriek tomu, že tento urýchľovač svojou koncepciou patril ku staršej generácií

urýchľovačov, bol na ňom v septembri 1958, len niekoľko mesiacov po spustení, pozorovaný

prvý prípad rozpadu nabitého pióna na pozitrón a elektrónové neutríno. Výrazne to prispelo

k potvrdení správnosti vtedajšej teórie slabých imterakcií.

π+ → e+ + νe

15

4.3. Protónový synchrotron- srdce CERN

Pôvodný zámer pracovnej skupiny bol postaviť synchrotron na 10 GeV využívajúci

vyskúšanú metódu tzv. slabej fokusácie zväzkov. Po návšteve v Brookhavenu, kde ich

americkí kolegovia zoznámili s novou metódou tzv. silnej fokusácie, sa rozhodli pre zmenu.

Silná fokusácia totiž umožňovala urýchliť protóny na oveľa vyššiu energiu, okolo 30 GeV.

Napriek tomu, že táto metóda nebola ešte v praxi odskúšaná a bolo nutné vyriešiť radu

techniských problémov, podarilo sa v októbri 1952 Radu CERNu presvedčiť, aby súhlasila.

Toto odvážne rozhodnutie malo kľúčový význam pre ďalší rozvoj CERNu. Už 28.novembra

1959 sa na PS podarilo urýchľiť protóny na energiu 24GeV. Po krátkej dobe zvýšil svoju

energiu na 28 GeV a po asi ôsmich mesiacoch sa stal najväčším urýchľovačom na svete.

Okrem primárneho zväzku protónov, poskytoval PS aj sekundárne zväzky piónov, kaónov,

antiprotónov a neutrin, ktoré sa stali základným nástrojom skúmania štruktúry hmoti.

4.4. Victor Weisskopf

Začiatkom 60.rokov sa CERNu podarilo dohnať náskok amerických laboratórií ako v oblasti

urýchľovačov tak aj v detekčných zariadeniach. Od 1. augusta 1961 bol za generálneho

riaditeľa zvolený americký teoretický fyzik Victor Weisskopf. Práve on podporil dva smery

rozvoja laboratória, ktoré sa ukázali byť rozhodujúce pre budúce úspechy. Boli to:

● Projekt nového typu urýchľovača, na ktorom malo dochádzať ku zrážkam dvoch

protibežných zväzkov protónov dodaných existujúcim PS. Projekt dostal meno ISR.

(Intersecting Storage Rings)

● Projekt protónového synchrotronu na energiu 300 GeV, ktorý dostal neskôr meno SPS

(Super Proton Synchrotron)

Vroku 1964 Weisskopf spomínané dva projekty doplnil návrhom postaviť dve bublinové

komory. Jednu naplnenú vodíkom a druhú ťažkou kvapalinou.

16.októbra 1971 bol uvedený do činnosti ISR. Skladal sa z dvoch rovnakých prstencov

s polomerom 300 metrov, ktoré sa pretínali na ôsmich miestach. Maximálna ťažisková

energia činila 63 GeV. ISR bol v prevádzke do roku 1984 a za tých trinásť rokov bolo

získaných mnoho zaujímavých výsledkov, z nich najdôležitejšie sú :

16

• Presvedčivý dôkaz rastu totálnych účinných prierezov protón-protónových zrážok, čím sa

dokázalo, že protón sa s rastúcou energiou v istom zmylse “zväčšuje“

• Meranie produkcie elektrón-pozitrónových párov, čo potvrdilo správnosť základnej

myšlienky partónového modelu.

4.5. Bublinové a iskrové komory

Ku skúmaniu štruktúry a zákonitostí mikrosveta nestačia len urýchľovače, ale sú potrebné aj

zariadenia, ktoré umožňujú zaznamenávať produkty zrážok a analyzovaťich vlastnosti.

V päťdesiatych a šesťdesiatych rokoch boli dominantnými nástrojmi na detekciu bublinové a

iskrové komory, ktoré poskytovali fotografický záznam prebehnutej zrážky. Zatiaľčo iskrové

komory boli stavané “na mieru“ konkrétnemu experimentu, bublinové komory sa používali na

rôzne experimenty.

4.5.1. Bublinové komory

Bublinové komory boli vynájdené Donaldom Glaserom v roku 1952. Fungovali na princípe,

že pri prechode elektricky nabitých častíc prehriatou kvapalinou dochádza počas niekoľkých

milisekúnd k vyparovaniu jadier nachádzajúcich sa v blízkosti ich dráh. Tieto jadrá rastú až na

makroskopické bublinky, ktoré sa už dajú fotografovať. Prvé bublinové komory mali tvar

valca s dĺžkou 30 cm, boli naplnené kvapalným vodíkom a umiestnené v magnetickom poli.

Zo zakrivenia dráh v magnetickom poli potom bolo možné určiť hybnosť častíc. Neskôr boli

tieto bublinové komory nahradené väčšími- 80 centimetrovými a po roku 1965

dvojmetrovými vodíkovými bublinovými komorami. Tie sa stali asi na desať rokov jednými

z hlavných detekčných zariadení v CERNe.

4.5.2. Iskrové komory

Zakladali sa na princípe, že elektricky nabité častice prechádzajú plynom medzi dvoma

elektródami vzdialenými niekoľko milimetrov, medzi ktorými je potenciálny rozdiel a

následne v dôsledku ionizácie plynu dochádza k výboju. Výslednú iskru, ktorá trvá zvyčajne

niekoľko milisekúnd, je možné odfotiť, optickú informáciu následne spracovať a podobne

jako u bublinových komôr tým získať informáciu o hybnosti častíc vznikajúcich při zrážke.

Bublinové komory mali v porovnaní s iskrovými komorami neporovnateľne lepšie priestorové

rozlíšenie a podávali celkový obrázok zrážky, ktorý dodnes žiadne iné zariadenie

neprekonalo. Nevýhodou naopak bola ich pomalosť, lebo typická frekvencia naberenia

snímok bola jedna za sekundu, zatiaľčo iskrové komory boli až stokrát rýchlejšie. Iskrové

17

komory mali tiež o rád lepšie časové rozlíšenie. No skutočnosť, že sa obidve komory opierali

o optický záznam, bola v obidvoch prípadoch prekážkou a bránila v štúdiu vzácnych

prípadov.

4.6. Drôtové proporcionálne komory

Až približne do konca šesťdesiatich rokov bolo potrebné na detekovanie produktov zrážok

prezeranie miliónov snímok z bublinových a iskrových komôr. Tak to bolo aj s

automatickými zariadeniami. To bolo veľmi nevhodné na štúdium vzácnych procesov.

Situácia sa výrazne zmenila s rozvojom elektroniky, s vývojom a konštrukciou elektronických

detektorov s princípom drôtovej proporciálnej komory.

Princíp je nasledovný: Medzi dvoma rovinnými katódami, vzdialenými asi 1cm, je

umiestnená anóda. Tá sa skladá z množstva paralélnych veľmi tenkých drôtov, vzdialených

od seba obyčajne 1 mm. Katóda a anóda sú napojené na napätie niekoľko kilovoltov. Pri

prechode nabitej častice plynom, dôjde medzi elektródami ku vzniku spŕšky, ktorá je

lokaliovaná na niekoľkých okolitých anódových drôtoch. Každý drôt má svoj zosilňovač, čo

umožňuje pomocou odberu signálu určiť jednu súradnicu polohy prechádzanej častice

s presnosťou zhruba na danú vzdialenosť drôtu. Pretože každý anódový drôt je schopný

spracovať stovky tisíc signálov za sekundu, sú drôtové proporciálne komory veľmi rýchle.

Bublinové komory aj napriek vynájdeniu drôtových proporciálnych komôr zohrali ešte

kľúčovú úlohu, a to pri dokázaní existencie tzv. neutrálnych prúdov (NC) v roku 1973.

4.7. Super Proton Synchrotron

Stavba tohoto urýchľovača, ktorý bol umiestnený v tuneli s obvodom 7 km a 40m pod

povrchom zeme bola schválená vo ferbruári 1971. Pre tento projekt SPS bolo nutné zmeniť aj

štatút CERN, lebo sa počítalo len s jedným laboratóriom, zatiaľčo pre SPS bolo treba

vybudovať nové laboratórium. Bolo nazvané CERN II. Po dokončení SPS boli obidva

laboratória opäť spojené v jedno. 17 júna 1976 sa na SPS podarilo urýchliť protóny až na 400

GeV. SPS sa však najväčším urýchľovačom na svete nestal. Zostal ním protónový

synchrotron vo Fermiho národnom laboratóriu v Chicagu. Bola tam dosiahnutá energia

500GeV.

18

4.8. Čakanie na intermediálne vektorové bozóny

Objav neutrálnych prúdov v bublinovej komore výrazne posilnil dôveru v správnosť teórie

elektroslabých interakcií. Prvé meranie tzv. Weinbergovho uhla v SLAC potom dovolilo prvý

odhad hmotnosti intermediálnych vektorových bozónov W+, W-a Z. Odhadovaná hmotnosť

bola približne 65 - 90 GeV. Vytvoriť časticu s takou veľkou hmotnosťou vyžadovalo hlavne

dostatočne veľkú zrážkovú energiu. Potrebné zariadenie v SLAC, na ktorom už k takýmto

zrážkam dochádzalo, sice už existovalo, ale dostupná energia bola o rád nižšia ako bolo

potrebné na vytvorenie Z bozónu. V CERN preto začali stavať nový urýchľovač LEP (Large

Electron Positron Collider). Čoskoro sa však ukázalo, že postaviť nový elektrón-pozitrónový

urýchľovač s takou vysokou energiou vyžaduje dlhšiu dobu. Náhradným riešením bolo

premeniť práve v tom období dokončený urýchľovač SPS na zrážač protónov s antiprotónmi.

Podstatou tohoto riešenia bolo využitie urýchľovacích trubíc a systému magnetov na

urýchlenie protichodných zväzkov protónov a antiprotónov, ktoré sa potom v niekoľkých

miestach mali preťať. Zražka protónov s antiprotónmi je síce na produkciu IVB menej účinná,

ale energia SPS sa napriek tomu javila ako dostačujúca. Hlavným technickým problémom

bolo pripraviť dostatočne intenzívny a veľmi dobre fokusovaný zväzok antiprotónov. Problém

bol najmä v tom, že antiprotóny vznikajú při zrážkach protónov s protónmi či neutrónmi

s veľmi rôznymi hybnosťami. Antiprotóny však nestačí len vytvoriť, treba ich aj nahromadiť

potrebné množstvo. Pre obidve tieto činnosti bol v CERNe postavený špeciálny tzv.

antiprotónový akumulátor (AA). Projekt bol schválený a už koncom roku 1981 boli na ňom

zaznamenané prvé zrážky antiprotónu s protónom. Pre spracovanie a analýzu výsledkov boli

postavené detektory: mohutný 2000 ton vážiaci detektor UA1 a oveľa menší, ale v niektorých

aspektoch “múdrejší“ detektor UA2. Celý urýchľovací komplex aj obidva detektory pracovali

skvele a tak už v lete 1983 bolo všetko jasné: IVB existujú a to s hmotnosťami, ktoré

predpovedala teória. Po objavení IVB sa zrážač antiprotónov s protónmi a obidva detektory

venovali tiež veľmi intenzívnemu výskumu produkcie vlastností jetov. Boli to prvé

experimenty, ktoré jety jasne “videli“. Urýchľovač bol v prevádzke do roku 1991.

4.9. LEP

Postaviť LEP znamenalo predovšetkým vyhĺbiť tunel s obvodom 27 km zhruba 100 m pod

zemou, ktorý na niekoľkých miestach pretínal švajčiarsko-francúzsku hranicu a na jednom

mieste sa pripájal k starým známym urýchľovačom PS a SPS, ktoré slúžili jako

predurýchľovače. Na LEPe sa nachádzali celkovo štyri detektory: DELPHI, L3, ALEPH a

19

OPAL. Stavba urýchľovača prebiehala hladko a tak už 13. augusta 1989 boli na LEPe

zaznamenané prvé zrážky elektrónov s pozitrónmi pri celkovej ťažiskovej energií okolo 90

GeV. Dôležitými objavmi uskutočnenými na LEPe bolo dokázanie existencie troch generácií

kvarkov a pomerne presné určenie hmotnosti Z bozónu na tisícinu percenta: MZ

=91,187±0,002GeV. Ďaľším objavom bolo experimentálne potvrdenie základnej vlastnosti

chromodynamiky, tj. skutočnosť, že gluóny, na rozdiel od fotónov, spolu priamo interagujú.

V roku 1996 bole energia LEP zvýšená pridávaním ďaľších urýchľovacích modulov na

160GeV. A do roku 2000 dokonca až na 209 GeV. Hlavnou motiváciou tohoto kroku bolo

overiť samointerakciu bozónov W+, W-, Z. Okrem podrobného kvantitatívneho preverovania

štandardného modelu sa experimenty na LEP venovali aj hľadaniu nových častíc či javov. Išlo

hlavne o hľadanie Higgsovho Bozónu a supersymetrických častíc. Napriek intenzívnej snahe

neboli na LEP nájdené žiadne prejavy supersymetrie a bola len určená dolná medza hmotnosti

najľahších supersymetrických častíc, čo činí 50 GeV. Mimoriadne napínavé bolo hľadanie

Higgsovho bozóna. Tomu venovali na LEP asi najviac pozornosti., pretože jeho existencia

predstavuje posledný nepreverený článok štandardného modelu. Na jeseň roku 2000 dosiahla

energia LEP krátkodobo až 209 GeV a podarilo sa zaznamenať niekoľko prípadov, ktoré mali

skoro všetky znaky produkcie Higgsovho bozónu. No bez niekoľkonásobného zvýšenia počtu

prípadov nieje možné urobiť jednoznačný záver, ale len stanoviť dolnú medzu hmotnosti

Higgsovho bozónu: MH > 115 GeV. V tejto dobe už prebiehajú práce na LHC (Large Hadron

Collider), ďaľšom novom urýchľovači, ktorý by mal v tuneli LEP nahradiť LEP samotný. Je

preto možné, Higgsov bozón bude nakoniec objavený aspoň v tuneli LEP.

4.10. CERN a spoločnosť

Výskumy uskutočnené v CERNe majú priamy dopad na spoločnosť. Uvediem tri príklady:

• Prvý sa týka využitia drôtových a ďaľších komôr vyvinutých v CERN. Tieto komory, ktoré

boli vyvinuté na detekciu častíc vznikajúcich po zrážkach na urýchľovačoch, sa dajú veľmi

efektívne využiťaj na zobrazovanie vnútorných častí ľudského tela. V porovnaní

s röntgenoskopioumá dve veľké výhody: pre veľmi dobré rozlíšenie stačí mnohonásobne

menšia dávka žiarenia a záznam je ukladaný priamo do digitálnej formy, s ktorou je možné

rekonštruovať priestorový obraz.

• Druhým prípadom je zrod svetovej siete WWW. Tá vznikla na začiatku 90. rokov pre

potreby rýchlej komunikácie medzi medzinárodnými tímami. Tim Bernres-Lee a jeho

spolupracovníci vymysleli protokol http, ktorý takúto komunikáciu umožňoval, vyvinuli jazyk

html a napísali tiež programy pre prvý prehliadač a server.

20

• Tretí prípad sa týka opäť lekárstva. V CERN sa tejto problematike venovala veľká

pozornosť, predovšetkým v oblasti využitia zväzkov protónov a neutrónov, ktoré majú oproti

klasickým zväzkom elektrónov a fotónov výhody pri ožarovaní niektorých hĺbkových

nádorov.

4.11. CERN dnes a zajtra CERN je dnes bezpochýb najväčším laboratóriom fyziky častíc na svete. Medzi jeho členov

patrí 20 európskych štátov a niektoré mimoeurópske krajiny majú štatút pozorovateľa.

Slovenská republika sa stala členom CERNu v júli roku 1993, keď už o rok predtým bola do

CERNu prijatá v rámci vtedajšej Československej republiky.

V súčasnosti sa v CERN buduje nový urýchľovač LHC s celkovou ťažiskovou energiou 14

TeV. Spustený bude v polovici roku 2007 a dôležitú rolu pri jeho prevádzke budú hrať

urýchľovače PS a SPS. Momentálne prebieha výroba a inštalácia 1700 supravodivých

magnetov, ktoré budú zväzky protónov a iontov udržovať na kruhovaj dráhe. Hlavnou

motiváciou návrhu LHC bolo hľadanie nových častíc a javov siahajúcich za hranicu

šrandardného modelu. Pre experimenti na urýchľovači LHC bolo schválených celkom 5

detektorov. Dva veľké univerzálne detektory ATLAS a CMS a tri menšie: ALICE zameraná

na výskum zrážok ťažkých iontov, LHCb bude hľdať odpoveď na otázku podstaty narušenia

tzv. CP symetrie a TOTEM bude skúmať difrakčné procesy.

21

Záver:

Asi pred 2000 rokmi gréci objavili atóm, o ktorom si mysleli, že je nedeliteľný. Považovali ho

preto za najmenšiu časticu. Postupným vývojom ľudstva a zdokonaľovaním vedy a techniky

však vedci objavili ešte menšiie častice: protóny, elektróny a neutróny. Ani tie si však dlho

titul “najmenšie” neudržali. Vystriedali ich kvarky. Tie sa zatiaľ zdajú byť skutočne

najmenšie, no nikto nevie. Vedecký pokrok veľmi rýchlo napreduje a možno nám dokončenie

najväčšieho cyklotronu v CERNe LHC a rok 2007 prichystajú veľké prekvapenie.

Pevne verím, že sa mi podarilo splniť cieľ tohto projektu a pootvorla som vám dvierka do

tajomného mikrosveta.

22

Zoznam použitej literatúry:

Časopisy: Chýla, V. : Evropské laboratoři fyziky částic CERN je 50 let. Československý

časopis pro fyziku, 54, 2004, č.4, str. 294 –307

Chýla, V. : Padesát let fyziky elementárních částic ve FZÚ. Československý časopis

pro fyziku, 53, 2003, č.4, str. 215 – 233

Internetové stránky: www.tuke.sk

www.dent.ii.fmph.uniba.sk

www.saske.sk

www.lxsa.physik.uni-bonn.de

www.sulinet.hu

23

23

Prílohy:

Tabuľka č.1

Obrázok č.1Urýchľovače v SLAC

24

Obrázok č.2Urýchľovač vo Fermilab

Obrázok č.3Urýchľovače v CERN

25

Obrázok č.4Urýchľovače v Brookhaven

I

Obrázok č.5 Urýchľovač v CESR

26

Obrázok č.6Urýchľovače v DESY

Obrázok č.7Urýchľovače v KEK

27

Obrázok č.8Interakcie rozličných častíc s rôznymi kom ponentmi detektora:

Obrázok č.9

28