LHC - 10 Septembrie
Sa fi venit deja sfarsitul anuntat?
Large Hadron Collider (LHC), experimentul care a pus pe jar intreaga planeta va demara miercuri, 10 septembrie, in ciuda protestelor venite din toate colturile lumii.
Large Hadron Collider (engl. pentru Mare Accelerator de Hadroni; scurt: LHC) este un accelerator de particule, care se construieste la centrul european de cercetari nucleare CERN langa Geneva. Constructia va fi finalizata maine
10 sept 2008. LHC va fi cel mai performant accelerator de particule din lume. Este, dar, pregatit LHC sa aduca Apocalipsa atat de trambitata in tipografie internationala? Reprezinta asta un pericol real la adresa Pamantului si, mai mult, la adresa intregului Univers asa cum anuntau cele mai rele scenarii? Opiniile raman impartite chiar si dupa 14 ani de la demararea proiectului.
Ideea construirii unei asemenea masinarii gigantice, care sa recreeze ipoteticul Big Bang, a aparut inca din anii ‘80. CERN (Organizatia Europeana de Cercetare Nucleara) a fost prima institutie care si-a propus sa construiasca acel mecanism care sa repete, la o scara redusa, inceputul Universului asa cum a fost asta in prima sa microsecunda de existenta. Prima realizare de acest gen a reprezentat-o Large Electron Positron (LEP), un mecanism care a functionat din 1989 si pana in anul 2000. Era, dar, necesitate de o noua masina, mult mai puternica, dar costurile acesteia erau prea mari pentru a putea fi sustinute de o exclusiv tara europeana. Astfel, s-a ajuns ca in 1994, Large Hadron Collider sa ia nastere ca rezultat al colaborarii a nu mai putin de 20 de tari membre ale CERN.
Fizicienii sunt incantati de
LHC. Va fi cel mai puternic accelerator de particule din lume, ciocnind protonii unii de altii la o energie de 14 TeV (tera-electonvolti) si dand intrare la fenomene fizice ce au loc la energii de zece ori mai inalte decat cele ce fusesera deschise explorarii pana acum. Fiecare coliziune de protoni, in timp ce acestia calatoresc in directii opuse in jurul unui inel situat detaliat in pamant, cu o circumferinta de 27 de kilometri, va dezvalui mai multe informatii despre cele mai fundamentale parti ale Universului.
Fizicienii cred ca parti cruciale care lipsesc din modelul nostru actual pentru Univers vor fi dezvaluite prin intermediul celor aproximativ un miliard de coliziuni de protoni pe secunda. De exemplu, procesul care da masa particulelor ar trebui sa fie edificat. Acest proces s-ar putea anunta prin intermediul productiei a unuia sau a mai multor tipuri de asa-numite «particule Higgs», din nou tema principala pentru LHC este aceea de a le cauta si de a le studia.
O particula Higgs trebuie sa existe pentru ca Modelul Standard sa ramana cea mai buna teorie a particulelor pentru gama de energie pe care LHC o examineaza. Fie Higgs-ul va fi descoperit, ducand la o mai buna intelegere a Modelului Standard, fie Higgs-ul nu va aparea in modul in care fizicienii se asteapta, din nou ceva chiar mai captivant se va ivi.
O intrezarire a unui Univers mai exotic?
De asemenea, LHC ar trebui sa dezvaluie si fenomene fizice noi dincolo de Modelului Standard, cum ar fi supersimetria sau dimensiuni suplimentare ale spatiului. Supersimetria ar putea furniza o modalitate de a unifica fortele electomagnetica, slaba si tare, dar ea de asemenea prezice o suita de particulele inca neobservate. Cele mai usoare din aceste particule supersimetrice ar putea fi o parte principala a materiei cosmice intunecate despre care stim ca exista, dar pe care nu o putem caracteriza inca.
Dimensiuni suplimentare ale spatiului ar putea furniza o noua directie catre o teorie fizica dincolo de Modelului Standard. Ele ar fi invizibile noua in viata de zi cu zi, tot asa cum o a treia dimensiune nu ar fi perceputa de o furnica care se taraste pe o coala neteda de hartie. dar daca dimensiunile suplimentare exista, ele ar putea produce efecte masurabile la LHC. cesta ar putea permite LHC-ului sa patrunda in domeniul gravitatiei cuantice, contribuind astfel la mult cautata reconciliere a mecanicii cuantice si relativitatii generale.
LHC-ul este o masina a superlativelor. Este cea mai mare instalatie din lume ce foloseste superconductoari. Este mai rece decat spatiul cosmic. Contine un eter « mai perfect » decat oriunde intre Pamant si Statia Spatiala Internationala. Va produce circa un miliard de coliziuni proton-proton pe secunda. Toate acestea fac din LHC nu doar o masina ce va testa limitele fizicii, dar si o masina care foloseste limitele tehnologiei.
Doi magneti intr-unul
Gazduit intr-un tunel circular, lung de 27 de km, LHC este un autentic urias. Este cel mai complex instrument stiintific construit vreodata. Centrul sau este reprezentat de niste magneti superconductori deosebit de eficienti, bazati pe bobine facute din fire de niobiu si titan care conduc electricitatea fara a impune rezistenta la temperaturi joase. Magnetii LHC-ului vor functiona la o temperatura de aproximativ 1.9 grade peste 0 absolut (in jur de -271˚ C), fiind raciti de heliu superfluid.
Fiecare magnet are o arhitectura doi in unul pentru a ghida ambele fascicule intr-o exclusiv structura. LHC-ului foloseste 1232 magneti bipolari pentru a ghida fasciculul, impreuna cu aproximativ 400 de magneti cu patru poli pentru a focaliza fasciculele si alti cateva mii de magneti suplimentari pentru a directiona bine orbitele. Cu totul, LHC-ul foloseste suficiente filamente superconductoare pentru a se intinde pana la Soare si inapoi de cinci ori, ramanand suficiente pentru a face inca si cateva calatorii pe Luna.
Inalta intensitate a fasciculelor LHC-ului, care da nastere enormei rate de coliziune, prezinta propriile sale provocari. De exemplu, la intensitate maxima fiecare fascicul detine vreo acceasi cantitate de energie ca si un tren TGV aflat in viteza. asta inseamna de 200 de ori mai mult decat energia cea mai mare obtinuta de un accelerator anterior.
Culturi diferite, interes comun
LHC este situat la aproximativ 100 metri sub pamant, nefiind vizibil de la suprafata, cu exceptia cladirilor de deasupra coloanelor care conduc catre inel, unele din ele duc catre cavernele experimentale care contin detectoarele de particule care vor captura rezultatele coliziunilor de particule din LHC.
Patru experimente principale - ALICE, ATLAS, CMS, si LCHb - se pregatesc la LHC. De asemenea, doua experimente mai mici, TOTEM si LCHf au fost aprobate si alte propuneri sunt in discutie. ATLAS si CMS sunt detectoare cu interes general, construite pentru a « vedea » orice ar putea LHC dezvalui. Fiecare inconjoara un punct in care protonii se ciocnesc si masoara energiile si traiectoriile particulelor aparute. Fiecare a fost construit de o colaborare a aproximativ 2000 de cercetatori din toata lumea, un original exemplu de culturi diferite care lucreaza pentru a indeplini un interes comun. Particulele Higgs si supersimetria sunt capul listei de prioritati pentru a fi descoperite in aceste detectoare. ALICE si LHCb sunt experimente mai mici care se concentreaza intr-o exclusiv directie de cercetare. ALICE va studia materia asa cum era ea in initiatoarele clipe ale Universului intr-o proba de a intelege cum a evoluat in materia pe care noi o cunoastem astazi. LHCb va studia de ce Natura prefera materia mai mult decat antimateria.
De fiecare rand cand protoni se ciocnesc in interiorul unui detector de particule, sute sau milioane de particule vor aparea. Din moment ce vor fi vreo un miliard de coliziuni pe secunda, rezulta ca se va produce o cantitate enorma de date experimentale. Sisteme electronice performante vor selecta coliziunile captivante, respingandu-le pe acelea care sunt neinteresante si inregistrand datele ramase. Chiar si in urma acestei alegeri riguroase, volumul de date care va fi inregistrat de fiecare experiment va umple in fiecare an o stiva inalta de 20 km de CD-ROM-uri.
Ce vrea sa dovedeasca LHC?
Poate cea mai mare realizare a oamenilor de stiinta implicati in proiectul LHC este dovedirea existentei particulei Higgs, asa numita "particula a lui Dumnezeu", element ipotetic, imposibil de dovedit pana in prezent, despre care se crede ca ar inzestra cu masa toate particulele din Univers, exceptie facand fotonii si neutrinii (a nu se confunda cu neutronii – particulele din nucleul atomic). Termenul a aparut in 1964, atunci cand fizicianul englez Peter Higgs a postulat ideea mecanismului care ii poarta numele. Conform britanicului, totul pluteste intr-o mare de particule Higgs, capatand, la nivel de electroni, o masa si o pondere proprie. Singurul impediment al teoriei sale ar fi acela ca nu poate fi demonstrata…cel putin pana maine.
Se stie astazi ca materia, in totalitatea sa, - planete, stele si galaxii – nu reprezinta decat maxim 4% din intregul Univers. O cantitate de aproximativ 26% este reprezentata de materie neagra, in timp ce restul de 70% din Cosmos este format din energie intunecata, asa numita "energie noire", cea "vinovata", printre altele, de continua expansiune a Universului si de accelerarea galaxiilor in directii opuse uneia fata de cealalta. Ceea ce nu si-au putut explica oamenii de stiinta este modul in care acestea s-au format si modul in care ele interactioneaza. Un mister ce nu poate fi descifrat in teorie si a carui rezolvare poate veni in urma uriasului experiment LHC.
O alta expectanta a cercetatorilor CERN este cea legata de dovedirea existentei unor alte dimensiuni decat cele cunoscute. Daca experimentul care va avea loc la Geneva va functiona la parametrii astepati, oamenii de stiinta spera sa confirma teoria superstringurilor, cea care sustina ca quarcurile, particule subdivizionare atomilor, sunt corzi vibrante infime.
Cum functioneaza LHC?
S-a sustinut, pe buna dreptate, ca experimentul LHC este cel mai mare din istoria de pana acum a omenirii. Peste 10.000 de persoane au lucrat timp de 14 ani pentru a putea pune in functiune uriasul mecanism, aflat la vreo 100 de metri adancime, si care se intinde pe nu mai putin de 29 de kilometri. Giganticul accelerator de particule este format din circa 5000 de magneti superconductori, si va accelera protoni in ambele sensuri ale tunelului cu o viteza egala cu 99,9999991 din viteza luminii.
Energia dezvoltata in timpul acestui experiment va fi de 100.000 de ori mai mare decat cea existenta in centrul Soarelui, motiv pentru care superconductorii LHC vor fi raciti pana la temperatura de –271,25 C, temperatura minima admisa de natura. Se incearca, astfel, recrearea conditiilor existente in microsecunda imediat urmatoare ipoteticului Big Bang, o situatie de la care oamenii de stiinta asteapta raspunsuri legate de aparitia a tot ceea ce reprezinta astazi Universul.
Pericolul LHC
In ciuda tuturor dezmintirilor date de cercetatorii implicati in proiectul LHC, conform carora sansele ca cesta sa produca o catastrofa globala ar fi de 1 la 50 de milioane, echivalenta cu cea a castigarii unui bilet la loterie, exista inca multi contestatari ai proiectului.
Una dintre teoriile criticilor prevede aparitia in timpul experimentului a ipoteticelor particule numite strangeleti, fapt ce ar putea duce la o conversie nucleara a atomilor, si la transformarea Pamantului intr-un corp lipsit total de viata. Un alt risc semnalat de cercetatorii contestatari este cel legat de crearea unor microscopice gauri negre, gauri negre ce vor traversa planeta dintr-o parte in alta, absorbind materia din jurul lor, pana in timpul in care vor fi suficient de puternice pentru a inghiti intregul Pamant.
Desi nu neaga posibilitatea, destul de mare, ca astfel de gauri negre sa apara in timpul experimentului, oamenii de stiinta de la CERN sustin ca acestea, datorita marimii lor infime, se vor dezintegra de la sine. "Natura a generat pe Terra, de-a lungul miliardelor de ani, milioane de astfel de reactii, inca o data planeta continua sa existe. Nu trebuie sa ne temem de aparitia unor noi particule sau a unor forme neidentificate de materie care sa duca la distrugerea Pamantului. Astfel de teorii tin, mai degraba, de domeniul SF", sustine Brian Cox, profesor in cadrul Universitatii din Manchester si unul dintre oamenii de stiinta implicati in proiectul LHC.
FACTS
Experimentul LHC trebuia pornit in 26 noiembrie 2007, dupa ce fusese amanat, in prealabil, de mai multe ori. asta a esuat, dar, datorita unui accident survenit in urma unei defectiuni la unul dintre magnetii supeconductori. asta a explodat in uriasul tunel in care se afla LHC, fara a produce victime sau pagube insemnate.
Tarile membre CERN sunt : Belgia, Danemarca, Franta, Grecia, Germania, Suedia, Italia, Norvegia, Elvetia, Olanda, Austria, Marea Britanie, Spania, Portugalia, Polonia, Finlanda, Ungaria, Cehia, Slovacia si Bulgaria. Cele 20 de tari membre CERN sunt asistate de opt tari si organizatii internationale cu statut de observatori : Israel, Statele Unite ale Americii, Japonia, Turcia, Rusia, India, UNESCO si Comisia Europeana.
Vom muri cu totii maine? ... sa asteptam si sa ne rugam ...
Sursa:
BBC,
BBC1,
symmetrymagazine,
cern,
wikipedia,
descopera,
descopera2
Va puteti abona la acest site prin RSS feed sau prin email.
Cati abonati citesc acest website: