CERN

Rozbalit box

Obsah boxu

CERN, plným názvem Evropská organizace pro jaderný výzkum (francouzsky Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), je přední světová laboratoř pro částicovou fyziku. Nachází se na švýcarsko-francouzské hranici západně od Ženevy. Byla založena v roce 1954 a v současnosti (2025) má 25 členských států. Hlavním posláním CERNu je základní vědecký výzkum zaměřený na pochopení nejmenších stavebních kamenů hmoty a sil, které mezi nimi působí. K tomuto účelu navrhuje, staví a provozuje jedny z největších a nejsložitějších vědeckých přístrojů na světě, především urychlovače a detektory částic.

Kromě vědeckých objevů je CERN také místem zrodu technologie World Wide Web, kterou zde v roce 1989 vyvinul Tim Berners-Lee pro potřeby sdílení informací mezi vědci.

⏳ Historie a hlavní milníky

Myšlenka na vytvoření společné evropské vědecké laboratoře se zrodila po druhé světové válce s cílem obnovit evropskou vědu a podpořit mírovou spolupráci.

1951: Na setkání UNESCO v Paříži je přijato rozhodnutí o založení Evropské rady pro jaderný výzkum.
1954: Dvanáct zakládajících států ratifikovalo úmluvu a vzniká Evropská organizace pro jaderný výzkum. Původní akronym CERN je zachován.
1959: Je spuštěn Proton Synchrotron (PS), ve své době nejvýkonnější urychlovač na světě.
1973: V detektoru Gargamelle jsou objeveny "neutrální proudy", což byl klíčový krok k potvrzení teorie elektroslabé interakce.
1983: Týmy pod vedením Carla Rubbii a Simona van der Meera objevují bosony W a Z, nosiče slabé interakce. Za tento objev získali v roce 1984 Nobelovu cenu za fyziku.
1989: Britský vědec Tim Berners-Lee navrhuje v CERNu systém pro správu informací, který se stává základem pro World Wide Web. Spuštěn je také Velký elektron-pozitronový urychlovač (LEP).
1992: Československo se stává členským státem. Po jeho rozdělení v roce 1993 pokračují v členství Česko i Slovensko.
1995: V CERNu jsou poprvé vytvořeny atomy antihmoty – antivodík.
2008: Je spuštěn Velký hadronový urychlovač (LHC), největší a nejvýkonnější urychlovač částic na světě.
2012: Experimenty ATLAS a CMS oznamují objev nové částice s vlastnostmi konzistentními s dlouho hledaným Higgsovým bosonem. Tento objev vedl k udělení Nobelovy ceny za fyziku Françoisu Englertovi a Peteru Higgsovi v roce 2013.
2024: CERN oslavil 70. výročí svého založení.

⚛️ Současné a budoucí projekty

Hlavním nástrojem výzkumu v CERNu je komplex propojených urychlovačů, jejichž vrcholem je Velký hadronový urychlovač.

Velký hadronový urychlovač (LHC)

Velký hadronový urychlovač (Large Hadron Collider, LHC) je kruhový urychlovač s obvodem 27 kilometrů, umístěný 50 až 170 metrů pod zemí. Urychluje svazky protonů nebo těžkých iontů téměř na rychlost světla a nechává je čelně srážet v nitru obřích detektorů. Cílem je studovat elementární částice a podmínky, které panovaly ve vesmíru těsně po Velkém třesku.

Na LHC se nachází několik hlavních experimentů:

ATLAS a CMS: Dva obří víceúčelové detektory, které se zaměřují na široké spektrum fyzikálních jevů, včetně studia Higgsova bosonu, hledání supersymetrie a dalších jevů za hranicemi Standardního modelu.
ALICE: Specializovaný detektor pro studium kvark-gluonového plazmatu, stavu hmoty, který existoval mikrosekundy po Velkém třesku.
LHCb: Experiment zaměřený na studium asymetrie mezi hmotou a antihmotou prostřednictvím zkoumání částic obsahujících kvark b (krásný).

High-Luminosity LHC (HL-LHC)

V současnosti probíhá rozsáhlá modernizace urychlovače známá jako High-Luminosity LHC (HL-LHC). Cílem tohoto projektu je zvýšit počet srážek (tzv. luminositu) až desetinásobně oproti původnímu návrhu LHC. To umožní vědcům detailněji zkoumat vzácné procesy a provádět přesnější měření vlastností částic, jako je Higgsův boson. Očekává se, že HL-LHC bude plně v provozu kolem roku 2030.

Budoucí kruhový urychlovač (FCC)

CERN plánuje i vzdálenější budoucnost. Projekt Future Circular Collider (FCC) je návrhem nového, ještě většího urychlovače. Počítá se s vybudováním tunelu o obvodu přibližně 91 km. Projekt by měl probíhat ve dvou fázích: 1. FCC-ee: Srážeč elektronů a pozitronů, který by sloužil jako "továrna" na Higgsovy bosony a umožnil extrémně přesná měření. 2. FCC-hh: Následně by ve stejném tunelu mohl být umístěn proton-protonový srážeč dosahující energií kolem 100 TeV, což je zhruba šestkrát více než u současného LHC.

V březnu 2025 byla zveřejněna studie proveditelnosti projektu. Konečné rozhodnutí o výstavbě se očekává kolem roku 2028.

🌍 Členství a organizace

CERN je řízen Radou, v níž má každý z 25 členských států dva delegáty. Rozpočet je financován z příspěvků členských států, jejichž výše se odvíjí od HDP každé země. Na výzkumném programu se podílí přes 10 000 vědců z více než 80 zemí a 600 univerzit a institucí z celého světa.

Generální ředitelkou je v současnosti (do konce roku 2025) Fabiola Gianottiová. Od ledna 2026 ji ve funkci nahradí Mark Thomson.

💡 Pro laiky: Co CERN vlastně dělá?

Představte si, že chcete zjistit, z čeho se skládá velmi složitý strojek, ale nemáte žádné nástroje, kterými byste ho mohli rozebrat. Jednou z možností je vzít dva takové strojky a obrovskou rychlostí je srazit proti sobě. Z trosek, které se rozletí kolem, pak můžete zkoumat, z jakých součástek byly strojky původně složeny.

CERN dělá něco podobného, ale místo strojků používá elementární částice (například protony) a sráží je k sobě rychlostí blízkou rychlosti světla. "Trosky" z těchto srážek jsou nové, často velmi nestabilní částice. Obří a extrémně citlivé detektory fungují jako vysokorychlostní fotoaparáty, které zachytí stopy těchto nově vzniklých částic. Analýzou těchto stop mohou fyzikové odhalit základní zákony, kterými se řídí náš vesmír, a zkoumat podmínky, jaké panovaly těsně po Velkém třesku. Cílem není nic menšího než odpovědět na otázky jako: Z čeho je všechno složeno? Proč má hmota hmotnost? Co je to temná hmota a temná energie?

Zdroje