Large Hadron Collider, cel mai mare experiment ştiinţific din lume, a fost repornit după o pauză de 2 ani. În această perioadă s-au efectuat lucrări de întreținere și modernizare la acceleratorul de particule. Nu există nicio îndoială că acesta a avut un rol important în descoperirea bosonului Higgs (denumit în mass-media drept „particula lui Dumnezeu”) din anul 2012. Având în vedere modernizarile acceleratorului de particule din cadrul CERN, ce are o lungime de 27 km, așteptările cu privire la acesta sunt mari.

LHC

Credit: Maximilien Brice/CERN, CC BY-NC

Bosonul Higgs reprezintă o posibilă explicație pentru originea masei şi acesta a fost prezis în anul 1964 de către Peter Higgs și de către alţi câțiva fizicieni. În urma descoperirii acestuia, Higgs și François Englert au primit Premiul Nobel pentru fizică în anul 2013 .

De ce a durat atât de mult descoperirea bosonului Higgs? Așa cum a arătat Einstein prin celebra sa ecuaţie de echivalență dintre masă şi energie (E = mc^2), masa unei particule este o măsură a cantităţii de energie conţinută de aceasta. Cu cât o particulă este mai masivă, cu atât aceasta are o energie mai mare și, în consecinţă, pentru a crea o particulă masivă este necesară o cantitate mai mare de energie. Bosonul Higgs a fost descoperit atunci când Large Hadron Collider (LHC) a fost capabil să ciocnească fascicule de protoni având o energie suficient de mare. Masa bosonului Higgs este de 126 GeV. În fizica particulelor masele acestora se exprimă în unităţi de energie, o energie de 126 GeV este echivalentă cu o masă de doar 2,24×10^-25 kg. Această masă este de aproximativ 127 ori mai mare decât cea a unui singur proton.

Se crede că noii electromagneți din noul LHC vor putea accelera fasciculele de protoni la o energie aproape dublă faţă de cea disponibilă în anul 2012, aceasta ajungând până la 13 TeV. Odată cu creşterea energiei fasciculelor de particule există posibilitatea de a se crea și de a se detecta particule noi ce au o masă mai mare. Cercetătorii cred că în urma experimentelor ce vor avea loc în cadrul LHC se vor putea descoperi noi particule, cum ar fi particule Z, noi bosoni Higgs și chiar particule de materie întunecată.

Particule subatomice

Particule subatomice. Credit: MissMJ, CC BY-SA

De la Higgs la Z

Descoperită la CERN în anul 1983, particula Z este de tipul particulelor purtătoare de forţă, cele care transmit una dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii: forța gravitațională, forţa electromagnetică, forţa tare și forţa slabă. Particula Z poartă forța slabă, cea care este implicată în reacțiile subatomice. Particula Z’ este o altă particulă conexă despre care se crede că ar putea fi descoperită cu această ocazie. Aceasta ne-ar ajuta să înţelegem gravitonii, particulele purtătoare ale forței gravitaționale, a căror existenţă a fost dedusă teoretic, dar care nu au fost încă detectaţi.

Dacă analizăm componenţa Universului ca un întreg, în prezent cunoaştem aproximativ 5% din acesta. Restul de 95% este format, cu aproximaţie, din 68% energie întunecată și 27% materie întunecată. 84% din masa Universului nu este detectabilă prin mijloacele cunoscute de studiu. Dacă noul LHC poate face lumină asupra naturii acestei materii întunecate atunci vom putea înţelege mai bine Universul.

În urma modernizării, LHC va fi în măsură să furnizeze energii mai mari de coliziune și există posibilitatea de a se crea noi particule, indiferent dacă acestea au fost teoretizate în prezent sau nu. Noul LHC va avea un impact semnificativ asupra modului în care înțelegem legile naturii și asupra modelului teoretic, curent acceptat, care este folosit pentru explicarea acestora.

S-ar putea obiecta că modernizarea LHC, ce a costat aproximativ 70 milioane de lire sterline, reprezintă o investiţie mare într-o perioadă de austeritate. Cu toate acestea, nu se poate ignora contribuţia pe care o poate avea acesta la înțelegerea noastră asupra lumii şi nici beneficiile pe care le-ar putea aduce în alte domenii, de exemplu în imagistica medicală.

Traducere şi adaptare după What will we find next inside the Large Hadron Collider?