Large Hadron Collider – detalii despre experimentul LHC Geneva

22.10.2009
Large Hadron Collider – detalii despre experimentul LHC Geneva

Universul. Cum s-a format, ce are la bază, cine l-a creat, de
ce? La aceste întrebări, dar şi la multe altele, cercetătorii caută
un răspuns de secole. În ziua de azi, tehnologia avansată,
susţinută de un suport solid de cunoştinţe din toate domeniile
conexe, ar putea duce la descoperirea originilor
Universului
începând cu particula sa elementară (particula
Higgs), denumită şi „particula lui
Dumnezeu
„. Experimentul Large Hadron
Collider
(LHC), prin care se doreşte
recrearea condiţiilor iniţiale ale Universului, a stârnit
aprige cotroverse
în rândul oamenilor simpli, obişnuiţi cu
surogate şi personificări ale fenomenelor inexplicabile, dar şi
între oamenii de ştiinţă.

Cea mai intens disputată ipoteză a fost aceea a unui
eşec al experimentului care ar duce la
Apocalipsă
. În sprijinul acestor presupuneri au fost
invocate o mulţime de profeţii irelevante,
adaptate într-un mod forţat şi fals la eveniment (profeţiile lui
Nostradamus, calendarul Mayaş
etc.), dar şi argumente ştiinţifice, evident imposibil de probat:
formarea unei găuri negre ce ne va înghiţi pe toţi
sau o conversie a atomilor care va duce la transformarea Pământului
într-o planetă moartă erau doar două dintre numeroasele
posibilităţi de terminare a vieţii. Este adevărat că se pot forma
găuri negre, însă acestea sunt microscopice şi dispar aproape
instantaneu.

De departe însă, cele mai aberante previziuni au venit din
partea unor indivizi dornici să obţină o audienţă cât mai mare.
Aceştia au mers la extrem cu ideea de catastrofă, avansând ipoteza
că eşecul LHC-ului va produce o reacţie în lanţ care va duce la
distrugerea întregului Univers.

Pericole într-adevăr au existat şi există, iar experimentul,
după cum avea să se desfăşoare, nu a fost lipsit de
probleme, însă acestea au afectat doar
sistemul LHC
şi, eventual, zonele din imediata vecinătate.
De aici şi până la Apocalipsă, calea s-a dovedit a fi una complet
imaginară. De altfel, o echipă de specialişti de la American
Physical Society, a studiat cu atenţie potenţialul de risc al
acestui experiment şi a concluzionat că nu prezintă niciun
pericol pentru oameni sau planetă
.

Large Hadron Collider

Ce este, de fapt,
LHC?

Dezvoltat de către Organizaţia Europeană de Cercetare Nucleară
(CERN) în perioada 1994 – 2004, Large Hadron
Collider (LHC) este un accelerator de particule
construit în interiorul unui tunel gigantic cu o circumferinţă de
27 Km, îngropat la o adâncime între 50 m şi 175 m, în
preajma graniţei dintre Franţa şi Elveţia
.

Scopul său este acela de a proba teorii ale fizicii
particulelor
, inclusiv de a verifica existenţa particulei
Higgs, despre care se spune că stă la baza explicării conceptului
de „masă”, unitatea fundamentală o oricărui corp fizic sau a
materiei din Univers.

Pentru a observa această particulă elementară, se realizează o
coliziune între protoni care circulă din sensuri
opuse cu o viteză aproape egală cu viteza luminii în
vid
(3 x 10^8 m/s, 299.792.458 m/s este valoarea exactă).
Concret, particulele parcurg de 11.000 de ori circumferinţa
tunelului în numai o secundă!

Energia produsă de coliziune este uriaşă, de 100.000 ori mai
mare decât cea din nucleul Soarelui, astfel că
temperatura în accelerator trebuie adusă aproape
de limita minimă posibilă, adică zero absolut
(-273,15 grade Celsius). Mai precis, conductorii sunt răciţi la
-271,25 C.

LHC nu este primul accelerator de particule,
dar este cel mai mare realizat până în prezent şi cel mai cunoscut.
La ora actuală, există şi alte Hadron Collidere mai mici care
funcţionează având acelaşi rol – coliziunea dintre particule.
Exemple: Relativistic Heavy Ion Collider şi
Tevatron.

Large Hadron Collider

Alte specificaţii
ale acceleratorului LHC

1600 de superconductori (magneţi) sunt
instalaţi în tunel, fiecare cântăreşte 27 de tone.
Rolul acestora este de a menţine traiectoria particulelor exactă
pentru ca acestea să se intersecteze în toate cele patru puncte
stabilite de către cercetători.

Răcirea superconductorilor se face cu heliu aflat în
stare lichidă
. 96 de tone sunt necesare pentru a păstra
temperatura aproape de zero absolut.

Fiecare proton are o energie de 7 TeV (Tera
electron-Volt), astfel că în momentul impactului energia degajată
este de 14 TeV.

Şase detectoare amplasate în punctele cheie
colectează datele în urma coliziunilor dintre
particule (comportamente fizice – extradimensiuni, existenţa
particulei Higgs, natura materiei negre, ce s-a întâmplat cu
„antimateria” creată în urma Big Bang-ului).

Aceste elemente, dar şi o mulţime de alte aspecte cunoscute de
cercetători, toate adunate pentru descoperirea unei particule care
ar putea explica originea Universului.

Oamenii de ştiinţă au estimat că, în condiţiile standard, o
particulă Higgs ar putea fi produsă la câteva ore, iar la această
rată ar fi necesari patru ani pentru a colecta datele
necesare şi pentru a trage nişte concluzii clare în urma
experimentului
. Din nefericire, lucrurile nu au mers
conform planurilor.

Large Hadron Collider

Ziua
zero

Maşinăria a pornit pe data de 10 septembrie
2008
, o zi în care mulţi aşteptau cu sufletul la gură să
se întâmple ceva extraordinar. Dar, contrar tensiunilor create de
la mediatizarea LHC-ului şi până atunci, nu s-a petrecut nimic
special. Cercetătorii au anunţat că a fost doar un
test
înainte de primele coliziuni adevărate (programate pe
30 septembrie) şi până la inaugurarea oficială din 21
octombrie.

19 septembrie 2008
– LHC eşuează

Planurile cercetătorilor au fost năruite din cauza
supraîncălzirii şi deteriorării a doi magneţi
superconductori
, fapt ce a dus la pierderea a aproximativ
şase tone de heliu lichid. Iniţial, s-a decis stoparea activităţii
maşinăriei pe o perioadă de două luni şi apoi reluarea
experimentelor, însă problemele s-au dovedit greu de remediat,
astfel că relansarea a fost amânată pentru
jumătatea lui noiembrie 2009. Cu toate acestea,
CERN a inaugurat oficial LHC-ul pe data de 21 octombrie 2008.

LHC

Noiembrie 2009: o
nouă încercare, o nouă speranţă

Anul care s-a scurs de la eşecul acceleratorului a fost plin de
piedici. S-a ridicat de nenumărate ori problema
viabilităţii proiectului
, ţinând cont de investiţiile
uriaşe (aproape 10 miliarde $) şi lipsa rezultatelor. O parte din
oamenii de ştiinţă implicaţi în experimentul LHC au decis să se
reorienteze către Tevatron şi Relativistic Heavy Ion Collider,
proiecte derulate de americani.

Cu aproximativ o lună înainte de relansare, lucrurile
par a fi revenit pe făgaşul cel bun
. Problemele au fost
remediate şi temperatura din interiorul tunelului a atins din nou
valoarea optimă (1,9 K = -271,25 C). Dacă nu apar noi incidente,
LHC-ul va reporni şi va funcţiona o perioadă la jumătate din
capacitate, până în primăvara lui 2010 când se
aşteaptă ca acceleratorul să funcţioneze la capacitate
maximă
, iar impactul dintre particule să aibă puterea
energetică de 14 Tera electron-Volţi (TeV), conform calculelor de
pe hârtie.

Între timp, s-au introdus sisteme de monitorizare mai
avansate
, iar tunelul este acum prevăzut cu dispozitive
speciale care în cazul unei nereguli absorb surplusul de
energie
pentru ca eşecul să nu se repete. Totuşi,
complexitatea sistemului lasă loc pentru alte posibile defecţiuni.
Legile lui Murphy în acest caz se încăpăţânează să combată atenţia
cercetătorilor la fiecare detaliu: dacă ceva se poate întâmpla, se
va întâmpla.

Magneti LHC

Curiozităţi legate
de experimentul LHC

Cine e omul
din spatele experimentului?
Nimeni altul decât
Stephen Hawking, considerat cel mai
mare fizician în viaţă. Fără să fie implicat în mod direct la
experiment, acesta a primit numeroase ameninţări cu moartea.

Pariu pe eşec: acelaşi Stephen Hawking a pariat
simbolic 100 de lire sterline şi a afirmat că experimentul
nu va duce la descoperirea „particulei lui Dumnezeu”
.

Experimente interzise: în anii ’70,
britanicii au dorit să realizeze un experiment
similar, dar autorităţile nu şi-au dat acordul argumentând că
apariţia unei găuri negre poate duce la o catastrofă.

Cifre spectaculoase: 10.000 de magneţi
(inclusiv superconductorii, 1600 la număr) sunt distribuiţi în
tunel şi au rolul de a face posibile coliziunile dintre particule.
Întreg lanţul trebuie să aibă precizia unui ceas elveţian. Legat de
personal, peste 100.000 de oameni de ştiinţă din peste 100 de ţări
sunt implicaţi în proiect

Upgrade-uri: în
2012,cercetătorii au în vedere îmbunătăţirea
actualului LHC la un nivel de performanţă superior – Super
LHC
. Acesta ar urma să ofere o luminozitate mai bună
pentru observarea fenomenelor.

Pericole: LHC nu prezintă un risc
apocaliptic
. Singurele aspecte controversate rămân cele de
ordin politic şi economic.

Stephen Hawking

Opinia
ta

Acestea fiind spuse, să aşteptăm cuminţi rezultatele. Până
atunci însă, un mic sondaj. Ce credeţi că ne vor comunica
oamenii de ştiinţă după derularea experimentului din
noiembrie?

a. O listă de ambiguităţi din
care nu vom înţelege nimic

b. Lansarea unui documentar Big
Bang
cu facerea Universului

c. Descoperirea unei noii specii de
broaşte

d. Nimic, deoarece
experimentul LHC va eşua ca şi precedentul

e. Nimic, deoarece LHC va eşua catastrofal şi
va veni Apocalipsa.