CERN-i apo Olimpi i shkencës

CERN është shkurtesa për “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” do me thënë të Organizatës Evropiane për Studime Bërthamore me seli në Meyrin të Kantonit të Gjenevës.

E vendosur në thellësinë e tokës, jo për të shtuar misticzmin e saj, sepse është ndërtuar pikërisht për ta demistifikuar krijimin e jetës, por për t’mos u pengur dhe për t’mos penguar, shtrihet Përshpejtuesi i Hadroneve LHC – një tubacioni prej rreth 27 km, në të cilën lëvizin rreze protonesh me shpejtësi pothuajse sa të dritës, të cilat në ndeshje krijojnë energji aq të madhe sa të ketë ekzistuar edhe me rastin e shpërthimit të gejnezës (Bing Bang)që krijoi universin.

Përfundimet e nxjerrura mbi universin në ekspandim të përshpejtuar lënë për të konstatuar se në gjenezë te tij universi ishte një topth gazi me temperaturë shumë të lartë dhe dendësi shumë të madhe (krhasojeni me një sasi gazi nën shtypje (të komprimuar) në një bocë dhe me të njëjtën sasi gazi në hapësirë). Pra, si rezultat i ekspandimit të përhershëm, universi me kalimin e kohës erdhi gjithnjë duke u ftohur dhe duke humbur denësinë e tij.

Duke ditur edhe konstatimin e Albert Einstein-it se energjia është e përpjesshme me masën, me koeficient përpjestimi katrorin e dritës, pra formulën e njohur E = mc^2 , me fjalë të tjera energjia që do të fitohej me shndërrimin e masës së një trupi në energji do të ishte e barasvlershme me prodhimin e katrorit të dritës me masën e atij trupi, bëhet e mundur të dimë edhe sasisnë energjisë që lirohet me rastin e ndeshjes së për shmebull dy dy grimcave shumë të vogla subatomike.

Për të kuptuar më mirë domethënien e kësaj formule të marrim një gur me masë një kilogram dhe të llogarisim sasinë e energjsië që do të fitohej poqëse do të ishim në gjendje ta zbërthenim tërë masën e gurit në energji, pra shumëzojmë 1 kg me shpejtësinë e dritës në katror, do me thënë me 9 * 10 ^16 kilometer në katror për sekond në katror. Si rezultat do të kishim 9 * 10^ 16 Joule (xhul). Po të krahasojmë këtë sasi të energjisë me sasinë energjisë prej 12 milionë xhul që lirohet me rastin e djegies së një litri naftë, shohim se energjia që do të lirohej me rastin e zbërthimit të tërësishëm të një guri me masë 1 kg është për 7.5 miliardë herë më e madhe sesa energjia që përfitohet me djegien e një litri naftë. Kjo sasi energjie do të mjaftonte për të furnizuar me energji një javë të tërë të gjitha automjetet e SHBA-ve). Duke pasur parasysh numrin e banorëve të SHBA-ve që është për mbi 150 herë më i madh sesa numri i banorëve të Kosovës dhe duke supozuar se numri i automjeteve në SHBA dhe Kosovë është i perpjestueshëm për kokë banori, del se energji e përfituar nga zbërthimi i tërësishëm i një kilogrami gur do të mjaftonte për të furnizuar automjetet e Kosovës për të paktën 150 javë, do me thënë kjo energjo do të na mjaftonte për t’i ngarë automjetet tona nëpër autostradat tona të shtrenjta për më shumë se tri vjet! Problemi qëndron në mungesën e teknologjisë e cila do ta mundësonte zbërthimin e tërësishëm të masës së, për shembull një guri, në energji. (Sikur të ekzistonte një teknologji e tillë, firmat gurëthyese të politikanëve tanë qeverisës do ta rrafshonin Kosovën për një muaj nga kodrat gurinore!).

Duke u nisur nga logjika e formulës së ekuivalencës së masës dhe enrgjisë, shkenctarët synuan ndeshjen e grimcave dhe krijimin e një sasie të tillë energjie që do të mundësonte edhe konstatimin e grimcave që të kenë ekzistuar për disa pjesë mëse të vogla të sekondit pas shpërthimit të fillit të universit (Big Bang-ut).

Për këtë arsye e tëra në LHC fillon me një bocë hidrogjen të një mase prej 1 kg , e mjaftueshme për eksperimentet në LHC për një vit të tërë (0,1kg e sasisë së hidrogjeint e shndërruar tërëisht në energji do të kishin efektin e e nje megaton (një milion ton) të eksplozivit të mjaftueshme për shkatërrimin e një qyteti të tërë!). Hidrogjeni i nënshtrohet procesit të jonizimit (heqjes së elektroneve nga atomi). Ky proces tek hidrogjeni është relativisht i thjeshtë për shkak të strukturës së thjeshtë të atomit të hidrogjenit- një proton dhe një elektron. Hidrogjeni vendoset në një tub katodial nën burim të rrymës prej 90 kV (kilovoltë) dhe katoda me temperaturë të ngritur liron elektrone të përshpejtuara, të cilat janë në gjendje që të nxjerrin nga orbita e tyre elektronin e hidrogjenit. Tufa rrezesh të protonit ( 2808 tufa rrezesh me nga 1.5 * 10^11 protone) futen në kahje të ndryshme lëvizjeje në çdo 25 nanosekonda ( një e miliarda pjesë e skondit) në pëshpejtuesin LHC me perimetër rrethor prej rreth 27 km. Kjo mundëson 40 milionë përplasje në sekond.

Që rrezet e tilla të protoneve të mund të mbahen në lëvizje rrethore me shpejtësi sa pothuajse shpejtësia e dritës përdoren supermagnete dypolëshe. Që rrezet e tufave të protoneve të jenë të fokusuara (jo të shkapërderdhura) përdoren supermagnete katërpolëshe (me dy nga dy pole të kundërta të së njëjtës ngarkesë). Supermagnetet janë magnete me superpërçueshmëri do me thënë bobinat e tyre janë të përbëra nga përçues që mundësojnë qarkullim energjie pa humbje. Prej dhjetëramijëra magneteve të LHC-së, 8000 janë supermagnete. Po të përdoreshin magnete të zakonshme në vend të supermagneteve, do të duhej që gjatësia e përshpejtuesit LHC të ishte rreth 120 km, që si pasojë do të kishte shpenzime të mëdha të energjisë elektrike.

Që përçuesve të tillë dhe magneteve të tilla t’ju mundësohet përcjellshmëria pa humbje energjie dhe krijimi i fushave të mëdha magnetike disa herë më të mëdha sesa fusha mgnetike e tokës duhet mbajtja e tyre në temperaturë prej – 271°C, gjë e cila në LHC arrihet përmes futjes së një heliumi special me aftësi superfluide , të quajtur heliumi II.

Veç kësaj, supermagnetet fokusuese katërpolëshe ndërtohen në formë të tillë që të mundësojnë rezonancën magnetike, do me thënë që të jenë në të njëjtën frekuencë me rrezet e protoneve (krahasoni një lundërtar me një “snouboard”, i cili duhet të të lëshohet në valë që i mundësojnë shtytje përpara e jo përplasje!).

CMS

Ndeshja e rrezeve të tilla të përshpejtuara të protoneve krijon energji përafërsisht të njëjtë sa energjia e liruar me rastin e shpërthimit të gjenezës së universit (Big Bang). Në këtë energji mund të konstatohet edhe ekzistimi i materjeve të lëngshme, të cilat kanë jetëgajtësi sa disa pjesë mëse të vogla të sekondit, dhe, pastaj, shndërrohen përkatësihst kombinohen në pjesë të tjera. Në eksperimentin e bërë në në fillim të korrikut të këtij viti në LHC të CERN-it, me gjasë 99.998 %, u konstatua edhe ekzistenca e grimcës elementare Higgs, e cila konsiderohet faktor që trupat të kenë masë, do me thënë zbulon shkakun e ekzistimit të forcave tërheqëse mes grimcave dhe trupave.

Për t’u regjsitruar dhe për t’u analizuar të gjitha këto ndeshje, LHC është lidhur me një superdetektor të quajtur CMS(Compact Muon Selonid). CMS është një superkamerë prej 100 milionë pikselësh, që mundëson regjistrimin e 40 milionë përplasjeve për sekond. Pesha e kësaj superkamere është rreth 12500 tonë.

CMS-i është i mdarë në katër sektorë: në detektorin e detektimit të gjurmëve (“traker”-in), që mundëson regjistrimin e gjurmëve të grimcave dhe të impulseve të tyre, nga kalorimetri elektromagnetik, që është në gjendje të masë me precizitet të lartë energjinë e joneve dhe të fotoneve, nga kaolrimetri i hadroneve (pra te grimcave si protonet, neutronet, pionet dhe kaonet), detektori i mioneve (grimcë e njejtë si elektroni, por më e rëndë).

Detektori i tillë ka një superbobinë ( mbështjellje përçuesish) të një gjatësie prej 13 m, me diametër 6m, nëpër të cilën qarkullon rrymë e intensitetit prej 20’000 A (amperë) dhe krijohet një fushë magnetike prej 4 T (teslla) (100 000 herë më e madhe se fusha magnetke e tokës).

Fusha e tillë magnetike e lakon trajektoren e lëvizjes së grimcave dhe mundëson nadrjen hapësinore të tyre dhe matjen e impulsit (aftësinë e transportit të masës së një trupi me një shpejtësi të caktuar). 

Tranferi teknologjik

Ekperimentet e kryera dhe ato që do të vazhdojnë në të ardhmen në CERN do të mundësojnë zbatime të shumta në mjekësi (luftimin e kancerit), në kompjuteristikë (zhvillimin e kompjuterit kuantik me shpejtësi dhe kapaciet të madh memorues dhe pa mundësi përgjimi – i humbet shanci wikileaks-it të zbulojë afera politikash dhe politikanüesh), krijimin e retinës së syrit (praktikisht krijimin e një syri artificial me mundësi pothuajse të njëjta si syri i zakonshëm) etj. 

Përfundim

CERN.-i është i hapur edhe për vizitorë të rëndomtë. Në uebfaqene tij janë të simuluara edhe lojëra kompjuterike për fëmijë, që mundëojnë njohjen e funksionimit të LHC-së përmes lojërave.