Ffiniau newydd ym maes ffiseg: Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear yn ailgychwyn

Ar ôl dwy flynedd o waith cynnal a chadw ac uwchraddio dwys a sawl mis o baratoi ar gyfer ei ailgychwyn, mae cyflymydd gronynnau mwyaf pwerus y byd yn gweithio unwaith eto yn y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear, yng Ngenefa, y Swistir.

LHC CERNMae’r Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear wedi adrodd, am y tro cyntaf ers 2013, ar ddydd Sul 5 Ebrill, am 10.41yb amser lleol, fod pelydryn proton yn ôl yn y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr sy’n werth £3.74bn, sy’n mesur 27 cilomedr o ran cylchedd,  ac sy’n gorwedd o dan y ffin rhwng Ffrainc a’r Swistir. Am 12.27yp amser lleol, dilynwyd hyn gan ail belydryn yn troi i’r cyfeiriad arall.

Dosbarthwyd pelydrau proton a oedd yn weddol isel eu hynni, 450 o foltiau gigaelectron (GeV) ar ailgychwyn y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr a thros y dyddiau i ddod, bydd gweithredwyr yn gwirio pob system cyn cynyddu ynni’r pelydrau.  

Ni fydd y gwrthdaro pelydrau go iawn, a fydd yn nodi cychwyn ar gyfnod newydd o arbrofion y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr, yn cychwyn tan o leiaf fis Mai neu fis Mehefin. 

Ond oherwydd y saib technegol ac uwchraddio’r Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr - a ddisgrifiwyd fel “tasg Herculeaidd” - mae’n golygu y bydd hyn yn digwydd gan ddefnyddio bron ddwywaith yr ynni y llwyddodd y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr ei gyrraedd yn ystod ei rediad cyntaf gan weithredu ar 7 folt teraelectron (TeV), a chan gynyddu ynni’r peiriant gwrthdaro i lefel ynni uchaf y dyluniad sef 13 TeV.

"Gweithredu cyflymwyr er lles y gymuned ffiseg yw’r rheswm dros fodolaeth y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear,” meddai Cyfarwyddwr Gyffredinol y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear, wrth siarad ar ddydd Sul.

"Heddiw, mae calon y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear yn curo unwaith eto i rythm y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr.” 

Mae Adran Ffiseg Prifysgol Abertawe yn y Coleg Gwyddoniaeth, yn falch o’i hanes hir o gydweithredu â’r Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear ers y 1950au/60au a phrosiect y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr.

Arweiniodd un o raddedigion a Chymrawd Anrhydeddus mwyaf nodedig Prifysgol Abertawe, yr Athro Lyn Evans, y prosiect i adeiladu’r Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr.

Graddiodd yr Athro Evans o Brifysgol Abertawe gan ennill gradd ddosbarth cyntaf mewn Ffiseg ym 1966 ac enillodd ei PhD ym 1970. Daeth yn Gymrawd Anrhydeddus o’r Brifysgol yn 2002. Fel Arweinydd Prosiect y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr, roedd wrth ganol y gweithredoedd yn ystod cyfnod y gwaith adeiladu a chomisiynu, hyd at gychwyn y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr ar 10fed Medi 2008.

Erbyn hyn, mae Dr Rhodri Jones, ffisegydd arall o Abertawe sydd wedi gweithio â’r Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear ers iddo raddio, yn bennaeth ar Grŵp Offeryniaeth Belydrau y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear <https://espace.cern.ch/be-dep/BI/default.aspx> a dyluniodd yr offeryniaeth ar gyfer y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr.

Digwyddodd y gwrthdaro gronynnau cyntaf ym mis Mawrth 2010, ac ym mis Gorffennaf 2012 cyhoeddodd y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear ei fod wedi darganfod y Higgs boson anodd ei dal, sef gronyn elfennol sy’n rhoi mas i ronynnau eraill, a’r rheswm dros adeiladu’r Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr oedd dod o hyd iddi. 

Mae gan yr Athro Peter Higgs, a ddamcaniaethodd yr Higgs boson, gysylltiadau agos ag Adran Ffiseg Prifysgol Abertawe a daeth yn Gymrawd Anrhydeddus o’r Brifysgol yn 2008.

Mae nifer fawr o academyddion a myfyrwyr ôl-raddedig presennol y maes Ffiseg ym Mhrifysgol Abertawe yn gweithio’n agos â’r Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear trwy brosiectau fel yr arbrawf ALPHA, sef cydweithrediad rhyngwladol a’i nod yw dal atomau gwrth-hydrogen mewn modd sefydlog, sef gwrth-fater cyfatebol yr atom symlaf, hydrogen.

Yr Higgs boson oedd y darn olaf o’r hyn a elwir yn Fodel Safonol ffiseg ronynnol – cyfres o hafaliadau sy’n disgrifio sut y mae’r holl ronynnau hysbys yn rhyngweithio â’i gilydd.

Ar ailgychwyn y peiriant gwrthdaro sydd wedi’i uwchraddio, cyn hir bydd arbrofion y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr yn archwilio i diroedd newydd. Bydd ffisegwyr yn rhoi’r Model safonau o dan ei brawf mwyaf hyd yma, sef chwilio am “ffisegau newydd” y tu hwnt i’r ddamcaniaeth sydd wedi’i hen sefydlu a ddisgrifir gronynnau a’u dulliau rhyngweithio.

Mae gwyddonwyr yn y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear yn gobeithio darganfod “ffiseg newydd” y tu hwnt i’r Model Safonol, gan gynnwys mecanwaith Brout-Englert-Higgs, mater tywyll, gwrthfater a phlasma cwarc-gluon yn rhan o’r hyn i’w ymchwilio iddo yn ystod ail gyfnod y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr.

Meddai Chris Allton, Athro Ffiseg Ddamcaniaethol yn Adran Ffiseg Abertawe: “Rwyf wedi edrych ymlaen at weld yr hyn y bydd cyfnod nesaf y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr yn ei gynnig. Daeth y cyfnod cyntaf o hyd i’r Higgs, sef gronyn olaf ein Model Safonol i gael ei ddarganfod.

“Gall y cyfnod nesaf, sy’n defnyddio bron ddwywaith yr ynni ddod o hyd i ronynnau sy’n ein helpu ni i ddeall mater tywyll neu uwchgymesuredd, pwy â ŵyr?"

Mae’r Athro Niels Madsen, sydd hefyd o Adran Ffiseg Prifysgol Abertawe, yn gyd-sefydlwr ac arweinydd grŵp y cydweithrediad ALPHA ac roedd yn gweithio yn y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear yng Ngenefa ar y diwrnod yr ailgychwynnwyd y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr. Meddai: “Mae’n adeg gyffrous ym maes Ffiseg â nifer gynyddol o faterion heb eu datrys, ac rwy’n awyddus i weld a fydd ail gyfnod y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr, sydd â mwy o ynni a mwy o wrthdrawiadau, yn gallu dechrau taflu goleuni ar y tywyllwch hwn."

Am wybodaeth bellach ar Adran Ffiseg Prifysgol Abertawe, ewch i http://www.swansea.ac.uk/physics/