Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr

Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr

Enghraifft o'r canlynol	gwrthdröydd hadron, nodwedd ddaearyddol a wnaed gan bobl
Rhagflaenwyd gan	Large Electron–Positron Collider
Olynwyd gan	High Luminosity Large Hadron Collider
Perchennog	CERN
Yn cynnwys	ATLAS experiment, CMS experiment, A Large Ion Collider Experiment, LHCb
Gwladwriaeth	Y Swistir, Ffrainc
Rhanbarth	Genefa, Ain
Hyd	27 cilometr
Gwefan	http://home.cern/topics/large-hadron-collider, http://public.web.cern.ch/public/en/lhc/lhc-en.html
Ffeiliau perthnasol ar Gomin Wicimedia

Lleolir y Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr (Saesneg: Large Hadron Collider) rhwng Mynyddoedd Jura a'r Alpau yn y Swistir. Dyma'r cyflymydd gronynnau mwyaf o ran maint a phŵer yn y byd. Lleolir y twnnel tua 175m dan ddaear ac mae ganddo gylchedd o 27 km. Mae'n rhan o safle CERN.

Cychwynnwyd arbrawf i geisio atgynhyrchu'r sefyllfa ffisegol yn dilyn yn union ar ôl "y Glec Fawr", sef eiliadau cyntaf y Bydysawd yn ôl damcaniaeth y Glec Fawr, am 8.35 y bore (UTC) ar y 10fed o Fedi, 2008. Yn ystod yr arbrawf roedd gronynnau is-atomig yn cael eu hyrddio at ei gilydd o fewn y gwrthdrawydd ar gyflymder yn agos i gyflymder golau. Costiodd y peiriant cyflymu gronynnau £5 biliwn. Yn anffodus, ar 19 Medi, oherwydd magned diffygiol, roedd yn rhaid ailgynhesu, atgyweirio ac yna oeri'r system. Aildaniwyd y system ar 20 Tachwedd, 2009 a chylchwyd y cylch yn llwyddiannus. Cafwyd y gwrthdaro cyntaf ar 23 Tachwedd 2009.

Mae'r prif safle ym Meyrin yn cynnwys rhwydwaith pwerus o gyfrifiaduron i drin data i ddadansoddi'r arbrofion gwyddonol.

Roedd y prosiect dan arweiniad y Dr Lyn Evans (ganwyd 1945), gwyddonydd o Gymro sy'n dod o Aberdâr.

Mae atomau hydrogen yn cael eu bwydo o silindr nwy ar gyfradd drachywir i mewn i siambr o fewn y cyflymydd llinol Linac 2. Mae electronau yn cael eu tynnu o’r atomau, sy’n eu gwneud yn brotonau â gwefr bositif. Mae’r maes trydanol eiledol yn gallu cyflymu’r gronynnau positif yma i draean cyflymder golau.

Mae’r gronynnau yn teithio i'r cyfnerthydd. Nid yw cyflymiad llinol yn ymarferol yma oherwydd y buaneddau uchel, felly defnyddir cyflymydd cylchol, sy'n debyg i gylchtron. Mae’r gan y cyflymydd hwn gylchedd o 157m. I gyflymu’r protonau hyn, mae’r maes trydanol yn cael ei bylsadu. Gwneir hyn drwy ddefnydd cerrynt eiledol. Mae’r protonau yn cael eu cyfeirio mewn cylch gan faes magnetig sydd 90° i’r cylch. Mae’r cyfnerthydd hwn yn codi buanedd y protonau i 91.6% cyflymder golau.

O’r cyfnerthydd mae’r gronynnau yn parhau i’r syncrotron protonau. 620m yw cylchedd y syncrotron hwn, ac mae’r gronynnau yn cylchdroi yma am 1.2 eilliad ac yn cyrraedd dros 99.9% buanedd golau (sef 3X10⁸). Cyrhaeddir y pwynt trosiannol yma. Nid yw’r egni a roddir gan y maes trydanol yn gallu cael ei drosglwyddo i fuanedd ragor oherwydd bod y protonau bron â chyrraedd buanedd golau (sef y cyfyngiad) . Felly mae’r egni ychwanegol yn cael ei drawsnewid i fas. Mae egni pob proton nawr yn 25 GeV ac maent 25 gwaith yn drymach.

Mae’r protonau trwm iawn hyn yn cael eu bwydo nesaf i syncrotron arall, sef y “Super proton synchrotron.” Mae gan y syncrotron hwn gylchedd o 7 km ac mae’r egni yn cael ei gynyddu i 450 GeV.

Erbyn hyn mae gan y protonau egni digonol i deithio i’r Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr sy’n gorwedd rhwng Mynyddoedd Jura a’r Alpau. Mae gan y gwrthdrawydd hwn gylchedd o 27 km ac mae'n cynnwys dau diwb gwactod.

Mae hanner y gronynnau egnïoledig yn cael eu hanfon o fewn un tiwb yn glocwedd a'r hanner arall yn wrthglocwedd o fewn y tiwb arall. Mae’r protonau yn cylchdroi 11000 gwaith yr eilliad. Mae’r tiwbiau hyn yn croesi mewn pedwar man. Dyma lle mae’r canfodyddion a’r gwrthdrawiadau yn digwydd.

Dyma ddiagram o’r cyflymyddion a’r arbrofion yn CERN. Mae taith y gronynnau'n dechrau yn y cyflymyddion llinol. Maent yn parhau i’r cyfnerthydd, i’r syncrotron protonau, i’r syncrotron protonau uwch ac yn olaf i’r Cyflymydd Hadronnau Mawr. Mae’r smotiau melyn yn dynodi’r arbrofion a’r canfodyddion. Nid yw TOTEM a LHCf ar y diagram uchod.

Adeiladwyd chwe chanfodydd o gwmpas y Gwrthdrawydd Hadronnau Mawr o fewn ceudyllau enfawr a gloddiwyd ym mhwyntiau gwrthdaro’r twnnel. Mae TOTEM A LHCf yn llawer llai ac fe'i defnyddir ar gyfer ymchwil arbenigol.

Ym Mehefin 2020 mae disgwyl i gyngor Cern ddatgelu cynlluniau ar gyfer dyfodol y prosiect. Yn ddibynnol ar ariannu, mae Cern yn bwriadu adeiladu gwrthdrawydd anferth newydd, pedwar gwaith maint y gwreiddiol a chwe gwaith mwy pwerus. Enw'r gwrthdrawydd newydd fydd Gwrthdrawydd Cylchol y Dyfodol (GCD) (Future Circular Collider, FCC). Os caiff ariannu'r prosiect ei gymeradwyo, mae disgwyl cymryd 10 mlynedd i'w adeiladu, gan olygu na fydd y GCD'n weithredol tan y flwyddyn 2050. ^[1]

• Beth sydd nesaf i’r LHC?^{[dolen farw]} (taflen PDF)