Cel mai mare accelerator de particule din lume repornește cu o putere record

Pregătirile pentru repornirea Large Hadron Collider (LHC)  au început în aprilie, după o pauză tehnică de trei ani pentru lucrări de întreținere și pentru îmbunătățirea producției și detecției de particule.

Acesta va funcționa la puterea maximă de coliziune de 13,6 miliarde de miliarde de electroni-volți (TeV) timp de patru ani, au anunțat săptămâna trecută reprezentanții Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) în cadrul unei conferințe de presă.

Cele două fascicule de protoni - particulele din nucleul atomului - accelerate până aproape de viteza luminii, se vor deplasa în direcții opuse în inelul de 27 de kilometri, care este îngropat la 100 de metri sub pământ, la granița dintre Franța și Elveția.

Detectoarele mai multor experimente (în special ATLAS, CMS, ALICE și LHCb) vor înregistra apoi coliziunile de protoni, care produc particule efemere ce ar putea explica modul în care funcționează materia.

Un angajat circulă pe bicicletă pe un culoar al acceleratorului LHC, 5 februarie 2020. Foto: VALENTIN FLAURAUD AFP via France24

1,6 miliarde de coliziuni pe secundă

"Ne propunem o rată de 1,6 miliarde de coliziuni proton-proton pe secundă pentru experimentele ATLAS și CMS", a spune Mike Lamont, directorul pentru acceleratoare și tehnologie al CERN.

Cu cât aceste coliziuni sunt mai violente, cu atât mai multe particule pot fi " fragmentate " pentru a identifica componentele și interacțiunile lor.

Fasciculele de protoni vor fi concentrate pentru a ajunge la o dimensiune microscopică în punctele de interacțiune, "10 microni, pentru a crește rata de coliziuni" a protonilor, a explicat Mike Lamont.

Numit și ”Templul mondial al infinitului mic”, acceleratorul construit în 2008 a făcut posibilă descoperirea bosonului Higgs, anunțată cu exact zece ani în urmă de Fabiola Gianotti, pe atunci coordonatoare a experimentului CMS și în prezent director general al CERN.

"Bosonul Higgs este legat de unele dintre cele mai profunde întrebări din fizica fundamentală, de la structura și forma Universului până la modul în care sunt organizate alte particule", a spus ea.

Descoperirea a revoluționat fizica, confirmând previziunile cercetătorilor care au făcut din el o parte esențială a modelului standard al fizicii particulelor (SM) cu aproape 50 de ani mai devreme. Bosonul Higgs este manifestarea unui câmp, sau spațiu, care conferă masă particulelor elementare care alcătuiesc materia.

Mai multe secrete care urmează să fie dezvăluite

Cercetătorii au reușit să-l identifice analizând aproximativ 1,2 miliarde de miliarde de ciocniri ale protonilor între ei. Cea de-a treia perioadă de funcționare a LHC, care începe marți, va crește acest număr de douăzeci de ori. "Aceasta este o creștere semnificativă care deschide ușa către noi descoperiri", spune Mike Lamont.

Pentru că bosonul Higgs nu și-a dezvăluit toate secretele. Începând cu natura sa. "Este o particulă fundamentală sau o particulă compozită?", se întreabă Joachim Mnich, directorul departamentului de cercetare și calcul de la CERN. Mai exact, "este singura particulă Higgs existentă sau mai există și altele?”

Experimentele anterioare au determinat masa bosonului Higgs și au descoperit, de asemenea, peste 60 de particule compozite prevăzute de modelul standard, cum ar fi tetraquarkul.

Dar, după cum ne amintește Gian Giudice, șeful departamentului de fizică teoretică de la CERN, "particulele sunt doar manifestarea unui fenomen", în timp ce "obiectivul fizicii particulelor este de a înțelege principiile fundamentale ale naturii". Cum ar fi natura ipoteticei materii întunecate sau a nu mai puțin misterioasei energii întunecate.

Nouă experimente vor utiliza producția de particule a acceleratorului. Printre acestea se numără ALICE, care studiază plasma primordială de materie care a predominat în primele zece microsecunde după Big Bang. Sau LHCf, care simulează razele cosmice.

Următoarea etapă a Marelui Accelerator va veni după cea de-a treia pauză, în 2029, odată cu trecerea la "luminozitatea ridicată", ceea ce va crește de zece ori numărul de evenimente detectabile.

Dincolo de aceasta, cercetătorii CERN au în vedere inelul viitorului accelerator (Future Collider Ring - FCC), un inel de 100 km al cărui studiu de fezabilitate este așteptat la sfârșitul anului 2025. "Aceasta va fi mașina supremă pentru studierea bosonului Higgs, care este un instrument foarte puternic pentru înțelegerea fizicii fundamentale", a concluzionat Fabiola Gianotti.

Traducere de Vrabii Nadina, după articolul postat de France 24