Tipărire
Categorie: Fizica nucleară şi fizica particulelor
Accesări: 2619

LHCLHC este cel mai mare accelerator de particule, fiind situat într-un tunel sub CERN (acronim derivat din "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire"), în apropierea Genevei. Miercuri, pe 3 iunie 2015, LHC a fost repornit după 3 ani de reparaţii şi modernizări, fiind gata pentru "împinge" cunoaşterea noastră către noi limite. Iată cum s-au întâmplat lucrurile (împreună cu o serie de detalii tehnice privind funcţionarea  efectivă a LCH)...

 



Ora 8.09 am. Injecţia - miliarde de protoni sunt "încărcaţi" în LCH

Acceleratorul se întinde de-a lungul unui cerc de 28 de kilometri. În acest tunel subteran se accelerează două fascicule de protoni până aproape de viteza luminii, apoi se ciocnesc între ele.

Protonii sunt particule găsite în nucleele atomice. Cel mai uşor aceştia se obţin de la atomii de hidrogen, care au doar un singur electron. LCH porneşte de la o cantitate de hidrogen în formă gazoasă, care este trimis într-un câmp electric pentru a i se elimina electronii (lăsând, deci, doar protonii). Câmpurile electric şi magnetic reprezintă cheia pentru un accelerator de particule: pentru că protonii au sarcină electrică (pozitivă), ei pot fi acceleraţi într-un câmp electric şi pot fi dirijaţi în cerc cu ajutorul unui câmp magnetic.


Volume mari de date (big data)


9.45 am. Odată ce LHC este "încărcat" cu protoni, cele două fascicule de protoni sunt accelerate până ajung la energia stabilită pentru coliziune (acum, la energia record de 6,5 TeV per fascicul)

Accelerarea a miliarde de protoni până aproape de viteza luminii, dirijarea acestora de-a lungul acceleratorului, realizarea coliziunii dintre protoni - reprezintă o orchestraţie extremă, un act de mare precizie pus în practică cu ajutorul unui echipament de înalt voltaj şi a unor magneţi giganţi.

Este o realizare tehnică uimitoare. Unul dintre beneficiile cele mai importante ce decurge din cercetarea din domeniul fizicii particulelor îl reprezintă utilizarea în alte domenii a  tehnologiei ce se dezvoltă în timp, de la terapia cu protoni a cancerului la "world wide web".

Dar pentru mine aspectul cel mai spectaculos este în ştiinţa în sine: LHC explorează Universul la cele mai mici scări. Tot ce am învăţat până acum este cuprins în modelul standard, o teorie care descrie Universul ca fiind format din mici particule şi care stabileşte reguli privind comportamentul acestor particule. Prin coliziunea particulelor la energii înalte, reuşim să testăm aceste reguli şi să realizăm noi descoperiri.

LHC "Run 1" (2010-2013) a furnizat date suficiente pentru a testa modelul standard la noi niveluri de precizie şi pentru a descoperi bosonul Higgs. Această particulă a fost prezisă în anii '60 ai secolului trecut şi joacă un rol central în modelul standard. Dar au fost necesari 50 de ani pentru a dispune de o maşinărie suficient de puternică pentru a o descoperi. Pe lângă energie înaltă, pentru descoperirea bosonului Higgs este nevoie şi de foarte multe date: particula este o "pasăre rară", fiind necesare mai mult de un miliard de coliziuni pentru a produce una.




Momente tensionate



10.12 am. Energia fasciculelor se stabilizează, după ce atinge valorile-ţintă

Au fost momente tensionate la CERN miercuri. LHC a folosit cele mai înalte niveluri de energie din întreaga sa istorie. "Run 2" realizează coliziunea particulelor la energii cu 60% mai mari decât "Run 1", ducând magneţii şi acceleratoarele la limită. Sperăm ca această creştere de energie să ne permită să abordăm unele dintre marile întrebări din fizica particulelor.

Unul dintre principalele subiecte îl reprezintă materia întunecată. Aceasta pare a fi formată dintr-un nou tip de particulă care este răspândită pretutindeni în Univers. În cadrul "Run 2" noi sperăm să o "creăm" în laborator pentru prima dată. Dar dacă bosonul Higgs este rar, materia întunecată este încă şi mai rară, fiind necesare mult mai multe date în urma coliziunilor de protoni pentru a avea speranţe de a o depista.



Coliziuni


10.17 am. Fasciculele sunt reglate şi focalizate către cele patru puncte unde se vor intersecta, iar coliziunile vor fi înregistrate

După coliziune, începem să analizăm lucruri care nu au mai fost văzute niciodată. Multe dintre coliziuni sunt neinteresante, pentru că este vorba doar despre coliziunea protonilor, fără a apărea nimic incitant.

Încă şi mai rău, rarele noi particule pe care le căutăm tind să fie foarte instabile, dezintegrându-se prea rapid pentru a putea fi observate direct. Aşadar, sarcina e măsurăm orice are loc pe timpul coliziunilor şi să încercăm să reconstruim ceea ce s-a întâmplat, căutând ceva neobişnuit.

Pe lângă subiectul materiei întunecate, mai sunt şi alte idei de testat, ca: supersimetria, bosonii gauge, găurile negre cuantice sau neutrinii grei - toate acestea fiind posibile prin intermediul coliziunile din cadrul LHC. Parte din bucuria şi suferinţa pe care o generează cercetarea ştiinţifică este reprezentată de faptul că o nouă descoperire poate veni în câteva zile ori în câţiva ani.


Şampania curgând...


10.43 am. LHC rulează acum "lin", fasciculele se comportă conform aşteptărilor, iar înregistrarea datelor poate începe...

"Run 2" a început! Şampania curge la CERN. Acum atenţia se mută către analizarea datelor. E timpul să ne întoarcem la treabă.



Traducere după how does an experiment at LHC work?