Cel mai mare accelerator de particule din lume, calibrat pentru a atinge o energie record

Articol de bucurestifm, 5 iulie 2022, 15:58

La zece ani după descoperirea bosonului Higgs, LHC de la CERN, cel mai mare şi mai puternic accelerator de particule din lume, va fi repornit marţi pentru a atinge o energie de coliziune record şi pentru a-i ajuta astfel pe oamenii de ştiinţă să descifreze o parte dintre secretele materiei, relatează Agerpres.

Large Hadron Collider (LHC) a fost repus în funcţiune în luna aprilie, după o oprire tehnică de trei ani pentru lucrări de mentenanţă şi de ameliorare a producţiei şi a detectării de particule.

LHC va funcţiona la capacitatea sa maximă de coliziune de 13,6 miliarde de miliarde de electronvolţi (TeV) timp de patru ani, au anunţat reprezentanţii Organizaţiei Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) într-un comunicat publicat săptămâna trecută.

Cele două fascicule cu protoni ale LHC – particule ce fac parte din nucleul atomului -, accelerate la o viteză apropiată de cea a luminii, vor circula în sens opus în interiorul unui tunel cu lungimea de 27 de kilometri, construit la 100 de metri sub pământ lângă graniţa franco-elveţiană.

Detectoarele folosite în cadrul mai multor experimente (precum ATLAS, CMS, ALICE şi LHCb) vor înregistra coliziunile dintre protoni, care produc particule efemere ce explică funcţionarea materiei.

1,6 miliarde de coliziuni pe secundă

“Vizăm o rată de 1,6 miliarde de coliziuni proton-proton pe secundă pentru experimentele ATLAS şi CMS”, a declarat joi Mike Lamont, directorul departamentului de acceleratoare şi tehnologie de la CERN.

Cu cât aceste coliziuni sunt mai violente, cu atât ele permit mai bine “vânarea” particulelor, pentru a permite identificarea compuşilor şi a interacţiunilor lor.

Fasciculele de protoni vor fi concentrate pentru a ajunge în punctele de interacţiune la o mărime microscopică, de “10 microni, pentru a creşte rata de coliziuni” dintre protoni, a explicat Mike Lamont.

Laboratorul CERN, un veritabil templu închinat universului infinitezimal, construit în 2008, a permis descoperirea bosonului Higgs, anunţată în urmă cu exact 10 ani de Fabiola Gianotti, pe atunci coordonatoarea experimentului ATLAS şi în prezent director general al CERN.

“Bosonul Higgs este asociat cu unele dintre întrebările cele mai profunde din fizica fundamentală, fie că vorbim despre structura şi forma Universului, fie despre modul în care se organizează celelalte particule”, a declarat Fabiola Gianotti.

Descoperirea sa a revoluţionat fizica, confirmând o predicţie făcută de oamenii de ştiinţă cu 50 de ani în urmă şi reprezentând un element cheie din Modelul Standard al fizicii particulelor. Bosonul Higgs este manifestarea unui câmp, adică a unui spaţiu, care oferă o masă unor particule elementare ce formează materia.

Şi alte secrete aşteaptă să fie descoperite

Cercetătorii au putut să descopere bosonul Higgs după ce au analizat aproximativ 1,2 miliarde de miliarde de coliziuni între protoni. A treia perioadă de exploatare a LHC, care se deschide marţi, va multiplica acest număr de 20 de ori. “Este o creştere semnificativă, care deschide calea spre noi descoperiri”, a adăugat Mike Lamont.

Experimentele trecute au permis determinarea masei bosonului Higgs şi descoperirea a peste 60 de particule compozite ce erau prezise de Modelul Standard, precum tetraquarkul.

Dar, aşa cum reaminteşte şi Gian Giudice, directorul departamentului de fizică teoretică de la CERN, “particulele nu sunt decât manifestarea unui fenomen”, în timp ce “obiectivul fizicii particulelor este acela de a înţelege principiile fundamentale ale naturii”, precum natura ipoteticei materii întunecate sau natura a nu mai puţin misterioasei energii întunecate.

Nouă experimente vor profita astfel de producţia de particule a acceleratorului. Unul dintre ele este ALICE, care studiază plasma primordială a materiei, care prevala în Univers în primele 10 microsecunde de după Big Bang. Un altul este LHCf, care simulează radiaţiile cosmice.

Următoarea etapă de funcţionare a LHC va debuta după cea de-a treia pauză a acestuia, în 2029, odată cu trecerea la “luminozitatea înaltă”, care va înmulţi de 10 ori numărul evenimentelor detectabile.

După acea etapă, cercetătorii de la CERN îşi vor îndrepta atenţia spre proiectul Futur Collisionneur Circulaire (FCC), un tunel de 100 de kilometri, al cărui studiu de fezabilitate este aşteptat spre sfârşitul anului 2025. “Va fi maşinăria supremă pentru a studia bosonul Higgs, care este un instrument foarte puternic pentru a înţelege fizica fundamentală”, a explicat Fabiola Gianotti.