physis.ro

Ce se întâmplă atunci când se ciocnesc doi protoni acceleraţi la o energie de 3.5TeV (trei mii cinci sute de miliarde de electronvolţi) fiecare? Dacă ne gândim că această energie înseamnă de fapt aproximativ a miliarda parte din energia degajată de o plită electrică într-o secundă, am putea să nu ne aşteptăm la mare lucru. Dacă, în schimb, ne gândim că energia necesară pentru a accelera în acest fel protonii dintr-un gram de apă este mai mare decât cea furnizată de centrala nucleară Cernavodă într-un an de zile, am putea fi tentaţi să credem scenariile apocaliptice care au înconjurat (şi încă mai înconjoară) funcţionarea acceleratorului Large Hadron Collider de la institutul CERN-Geneva.

Nici una dintre cele două imagini nu este însă cea corectă. Putem spune doar că energia la care sunt ciocniţi protonii în interiorul acceleratorului LHC (având valoarea totală maximă de 7TeV pe ciocnire) este suficientă pentru a permite investigarea unei părţi a problemelor ştiinţifice ale momentului, situate dincolo de aplicaţiile tehnologice ale fizicii şi cercetării. Acesta este motivul pentru care comunitatea ştiinţifică internaţională a hotărât realizarea investiţiei semnificative pe care a necesitat-o construirea şi punerea în funcţiune a acceleratorului LHC, împreună cu toate experimentele aferente.

Pentru a fi mai exacţi, acceleratorul LHC este format dintr-un tub vidat circular cu lungimea de 27 km, în care particule încărcate (mai precis, protoni şi ioni de plumb) sunt accelerate şi ţinute în mişcare circulară cu ajutorul unui sistem de magneţi supraconductori. Pentru ca energia ciocnirii să fie cât mai ridicată, în tubul vidat sunt accelerate simultan două fascicule de protoni sau de ioni, care se deplasează în sensuri contrare. În felul acesta, atât proiectilul cât şi ţinta se mişcă unul spre celălalt în momentul ciocnirii, dublând practic energia totală dezvoltată în zona de impact. Mai mult, acceleratorul are proiectat şi un sistem de stocare a particulelor, care le permite acestora să fie accelerate până la energia dorită şi apoi menţinute la o valoare constantă a energiei un timp îndelungat, fără a se produce vreo ciocnire.

Proiectul Large Hadron Collider conţine un ansamblu de şase experimente, fiecare având obiectivele sale concrete. Cele mai mari dintre ele se numesc ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) şi CMS (Compact Muon Solenoid) şi au printre obiective căutarea bozonului Higgs, a dimensiunilor suplimentare ale Universului şi a particulelor care ar putea să consituie materia întunecată. Bozonul Higgs este unul dintre obiectivele principale ale întregului proiect LHC, existenţa sa fiind prezisă de Modelul Standard al particulelor elementare. Cercetătorii de la LHC susţin faptul că bozonul Higgs ar trebui să fie observat încă din prima zi a funcţionării experimentului şi că infirmarea existenţei sale ar impune reconsiderarea unor aspecte teoretice ale fizicii particulelor nucleare.

Experimentul ALICE (A Large Ion Collider Experiment) îşi propune să producă aşa-numita plasmă de cuarci şi gluoni, care este considerată una dintre fazele prin care a trecut Universul la scurt timp după producerea exploziei primordiale (Big Bang). Acesta este experimentul care va utiliza coliziunea nucleelor de plumb. Experimentul LHCb (Large Hadron Collider beauty) încearcă să afle de ce Universul actual este format aproape în totalitate din materie, şi foarte puţină antimaterie, în timp ce experimentul LHCf (Large Hadron Collider forward) încearcă să simuleze în interiorul acceleratorului radiaţiile cosmice. În cele din urmă, experimentul TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) va monitoriza fasciculul de protoni din interiorul acceleratorului LHC şi, printre altele, va măsura dimensiunile protonului.

Nivelul extrem de ridicat al obiectivelor proiectului LHC şi dificultatea deosebită a experimentelor sunt şi cauza unei anumite reţineri cu care sunt aşteptate rezultatele funcţionării acceleratorului de la Geneva de o parte a comunităţii ştiinţifice. Printre cauzele acestei reţineri se numără şi faptul că majoritatea experimentelor nu se adresează verificării unor principii sau legi deja acceptate, ci mai degrabă încercării de a obţine indicii pe baza cărora să fie desluşite anumite aspecte ale fizicii moderne, care deocamdată nu sunt foarte bine înţelese. Însăşi mult aşteptata punere în evidenţă a bozonului Higgs este privită cu neîncredere de unii cercetători. O certitudine este însă faptul că printre concluziile proiectului Large Hadron Collider se vor număra şi câteva clarificări mult aşteptate.

17 aprilie 2010