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.