ÚVOD 1

1	ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KAMENY SVĚTA 2

2	JAK ZKOUMAT TO NEJMENŠÍ? 4

2.1	KOSMICKÉ ZÁŘENÍ 6

3	URYCHLOVAČE ČÁSTIC 7

3.1	HISTORIE URYCHLOVAČŮ 7

3.1.1

První krůčky ve vývoji urychlovačů 8

3.1.2

Od lineárních urychlovačů k synchrotronům 10

3.1.3

Éra moderních urychlovačů 13

3.2	ROZDĚLENÍ URYCHLOVAČŮ 14

3.2.1

Lineární urychlovače 14

3.2.2

Kruhové urychlovače 14

3.3	NEJVĚTŠÍ URYCHLOVAČ ČÁSTIC NA SVĚTĚ 16

3.3.1

Co je to CERN 17

3.3.2

Poslání CERN 18

3.3.3

CERN v číslech 19

3.3.4

Co se v CERN zkoumá 20

3.3.5

Úspěchy CERN 21

3.3.6

Velký hadronový urychlovač – LHC 22

3.3.7

Experimenty a jejich detektory 25

3.4	VYUŽITÍ URYCHLOVAČŮ 26

3.4.1

Každodenní život 27

3.5	BUDOUCNOST URYCHLOVAČŮ 28

4	MODEL URYCHLOVAČE 30

4.1	ZROD MYŠLENKY A PRVNÍ MODEL 31

4.2	DRUHÝ MODEL 33

4.3	SCHÉMATA ZAPOJENÍ 34

4.4	STAVBA MODELU 43

4.4.1

Výroba desky plošných spojů 44

4.4.2

Výroba urychlovací trubice 45

4.4.3

Finální podoba modelu 46

4.5	TESTOVÁNÍ MODELU 47

ZÁVĚR 48
SEZNAM ILUSTRACÍ A GRAFŮ 49
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A ZKRATKOVÝCH SLOV 50
ZDROJE ILUSTRACÍ 51
POUŽITÁ LITERATURA 53
PŘÍLOHY 54
PŘÍLOHA 1 – OBRAZEC PLOŠNÝCH SPOJŮ 54
PŘÍLOHA 2 – OSAZOVACÍ PLÁN 55
PŘÍLOHA 3 – FOTODOKUMENTACE VÝROBY DESKY PLOŠNÝCH SPOJŮ 56
PŘÍLOHA 4 – FOTODOKUMENTACE VÝROBY SKLENĚNÉ URYCHLOVACÍ TRUBICE 58
PŘÍLOHA 5 – FOTODOKUMENTACE VÝROBY DESKY S URYCHLOVACÍ TRUBICÍ 59
PŘÍLOHA 6 – FOTODOKUMENTACE VÝROBY CÍVEK A OPTOZÁVOR 60
PŘÍLOHA 7 – FOTODOKUMENTACE VÝROBY BOOSTERU 61
PŘÍLOHA 8 – SOUPIS POUŽITÝCH ČÁSTÍ 62

"Základní stavební kameny světa
Otázky, zda jsou věci okolo nás sloţené z něčeho jednoduššího, jak takové základní stavební „cihly“ vypadají a jaké jsou jejich vlastnosti, provází lidstvo odnepaměti. V rané společnosti byly odpovědi nalézány v mýtech a náboţenských kultech. Části populace tyto odpovědi sta-čily, ale vţdy se našel někdo zvědavý, komu otázky o podstatě světa stále vrtaly hlavou. Uţ ve starověkém Řecku se filosofové ptali: „Co je to arché?“ Trvalo velmi, opravdu velmi dlouho, neţ jsme byli schopni nahlédnout do tajů přírody hlouběji. Jiţ nám nestačily oči, pak ani mikroskopy a hranice našich moţností se stále rozši-řovaly. Nyní Vás seznámím se současným pohledem na nejzákladnější uspořádání světa, ke kterému dospěli fyzikové po několika desítkách let experimentování se sráţkami částic na urychlovačích při stále vyšších energiích a usilovného snaţení teoretiků – viz [1]. Základ-ními stavebními kameny hmoty jsou leptony a kvarky. Tyto objekty se neskládají z ničeho ještě menšího – tedy alespoň nebyl nalezen důkaz, který by dokazoval opak. Mezi leptony patří například elektron, kvarky jsou poněkud exotické částice, z nichţ se skládají částice v atomovém jádru – proton a neutron. Na částice působí vedle gravitace další tři druhy základních sil (interakcí) - elektro-magnetická, slabá a silná. V částicové fyzice je moţné na gravitaci zapomenout, neboť v ob-lasti energií a hmotností, o které je řeč, je nesmírně slabá. Zbývající tři základní interakce jsou podle současných teoretických předpokladů zprostředkovány dalším typem základních částic, tzv. vektorovými bosony. Elektromagnetickou interakci zprostředkovává foton, silnou gluony a slabou intermediální vektorové bosony W a Z. Kaţdou z těchto tří interakcí umíme popsat matematickým jazykem.
3 | S t r á n k a
Tento obraz světa, leptony a kvarky jako základní částice hmoty a síly mezi nimi po-psané prostřednictvím vektorových bosonů, bývá zvykem označovat jako standardní model částic. Tento model byl zformulován jiţ na počátku 70. let 20. století a následujících padesát let neukázalo nic, co by s ním bylo v rozporu. Jasno do této teoretické konstrukce také vznes-lo objevení tzv. Higgsova bosonu, o kterém ještě bude řeč. Ovšem ale je moţné i to, ţe fyzi-kové najdou na obřích urychlovačích něco, co bude standardní model jasně a zřetelně překračovat – nové částice, pro které není v dosavadním schématu místo, moţná i nové in-terakce. Otevírá se celá plejáda nových moţností, ale objevují se i další nezodpovězené otázky. Podle výsledků současných experimentů je aţ 95% hmoty a energie ve vesmíru „něco jiného“ neţli částice, které známe. Co tvoří tuto temnou hmotu? Dosud neznámé částice? Můţeme je pozorovat na nových urychlovačích? Proč není ve vesmíru stejně hmoty jako antihmoty? A co „skryté“ vyšší dimenze našeho vesmíru, o nichţ dnes spekulují teoretičtí fyzikové? Nej-slibnější z cest, jak najít na tyto a další otázky odpovědi, je sráţet částice při dostatečně vyso-kých energiích a zkoumat, co vznikne.
Obr. 1: Standardní model částic
4 | S t r á n k a
2 Jak zkoumat to nejmenší?
Pro studium vlastností, struktury a interakcí elementárních částic, ale také pro uplatnění v různých oblastech vědy a techniky, včetně medicíny, potřebujeme pouţít částice urychlené na vysoké rychlosti. S tímto faktem se potýká věda jiţ velmi dlouho. V současné době jiţ umí uměle urychlit stabilní elektricky nabité částice, jako jsou elektrony e-, pozitrony e+, protony p+, deuterony či ionty těţších prvků. Téţ jsme schopni získat vysokoenergetické částice bez náboje (fotony , neutrální piony, hyperony…) vzájemným působením urychlených nabitých částic s částicemi ve vhodném terčíku.
Proč ale potřebujeme právě částice s vyššími energiemi, abychom mohli proniknout do struktury hmoty? Pokud jste kdokoliv, kdo se snaţí dívat na něco malého (nakonec ani nemusíte být přímo fyzik, komplikace nastávají uţ v případě biologa či chemika, který se snaţí pozorovat molekuly) uvědomíte si, ţe foton běţného světla je velmi hrubým ná-strojem. Bylo by to srovnatelné s hodinářem, který se snaţí opravit švýcarské hodinky pou-hýma holýma rukama. Najednou zkrátka zjistí, ţe jeho palce jsou větší neţ celý hodinový strojek a ţe snaha hodinky opravit bez pořád-ného nářadí je zcela zoufalá. A stejný problém nastává u světla: pokud máme nějakou velmi malou částici (např. subatomární částici), kterou chceme zkoumat, a světlo si představíme jako vlnu, tak se velice snadno můţe stát, ţe částice kolem vlny světla proletí, aniţ by s ní jakkoliv interagovala a my pak nemáme ţádný záznam o existenci částice.
Optické mikroskopy samozřejmě velmi rozšířily škálu objektů, které můţeme pozoro-vat zrakem, dovolily nám například spatřit bakterie, ale ţádný obyčejný mikroskop nám nikdy nemůţe umoţnit pohled na atom a uţ vůbec ne na částice mešní neţ atom. Chceme-li pozoro-vat objekty, které jsou mnohem menší neţ vlnová délka viditelného světla (400–750 nm), musíme si na ně „posvítit“ vlnami o vlnové délce menší nebo alespoň přibliţně srovnatelné s velikostí objektu. Kratší vlnové délky má například ultrafialové záření (10–400 nm), rentge-nové záření (0,1–10 nm) nebo  záření. Tato záření se však v mikroskopech příliš nepouţívají.
Obr. 2: Foton je příliš hrubým nástrojem
5 | S t r á n k a
Důvody jsou zřejmé, nejsou vidět a je třeba aplikovat detektory. Téţ se obtíţně vyrábějí čočky.
Můţeme ale vyuţít vlnových vlastností částic a pouţít elektrony. Jedná se o záporně
nabité částice, které jsou v kaţdém atomu a které se mohou chovat jako šířící se vlny."

PRÁCE BYLA UVOLNĚNA BEZ NÁROKU NA HONORÁŘ