Cel mai mare accelerator de particule, LHC de la CERN, îşi reia activitatea

lhc_cern_39815100

Ce este un accelerator de particule?

Un accelerator de particule este o instalație complexă folosită în domeniul fizicii de înaltă energie pentru a accelera particule elementare. Se accelerează în general doar particulele ce poartă sarcină electrică. Accelerarea are loc sub acțiunea unor câmpuri electrice și magnetice. Este utilizat la studiul particulelor elementare și al structurii nucleului atomic. Există o mare varietate de acceleratoare de particule, ele putând fi clasificate după în funcție de forma traiectoriei fascicului de particule accelerate, caracterul câmpurilor acceleratoare, domeniul de energii imprimate particulelor și în funcție de natura particulelor accelerate.

 

Cel mai mare și mai puternic accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider (LHC) de la CERN, își reia activitatea treptat după doi ani de întreținere și îmbunătăţiri în valoare de 124 milioane de euro.

Acum, LHC este acum pregătit să exploreze noi tărâmuri ale fizicii particulelor în următorii trei ani la o energie de ciocnire de 13 TeV, o creștere semnificativă față de ciclul inițial de trei ani, care a început cu o energie de ciocnire de 7 TeV, ridicându-se ulterior la 8 TeV. Primele fascicule de protoni care vor circula în LHC sunt planificate pentru săptămâna care începe pe 23 martie, iar primele ciocniri 13 TeV sunt așteptate la sfârșitul lunii mai spre începutul lui iunie. La începutul anului 2013, după trei ani de funcționare, Large Hadron Collider (LHC) a fost oprit și sute de ingineri și tehnicieni au petrecut aproximativ doi ani pregătind acceleratorul pentru a rula la o energie de ciocnire de 13 TeV, aproape dublă faţă de energia de ciocnire a primului ciclu de funcţionare al acceleratorului. De la bun început inginerii au intenţionat să folosească energia de 14 TeV, dar în cele din urmă au decis să se limiteze la 13 TeV, cu scopul de a reduce probabilitatea de defecțiuni tehnice și avarii. În plus, facilitatea va fi mult mai sigură și stabilă la energia de ciocnire de 13 TeV.

De la lansarea inițială din 2008, cercetătorii CERN de la Geneva au folosit acceleratorul de particule, lung de 27 de kilometri, pentru a ciocni protonii acceleraţi până la o viteză apropiată de viteza luminii. Imediat după ciocnire, particulele se rup în elemente constituente mai mici.

Una dintre particulele care pot fi generate la aceste energii este bozonul Higgs, o particulă fundamentală care a fost prezisă teoretic încă din 1964, însă existența sa a fost dovedită în urmă cu trei ani.

Noile îmbunătăţiri

Pe lângă energia superioară de coliziune, luminozitatea şi intensitatea fasciculelor vor fi, de asemenea, mai mari, producându-se astfel mai multe ciocniri pe secundă. Combinația de energie și luminozitate crescută va însemna o creștere uriașă a cantității de date produse, oferind mai multă relevanță statistică pentru analizele de fizică. În plus, ciocnirile la energii mai mari ar putea produce noi particule și fenomene care nu au mai fost observate înainte.

Inginerii au folosit această pauză de doi ani şi pentru a spori stabilitatea acceleratorului. Pentru a face față unei energii potenţiale mai mari, contactele electrice modernizate au îmbunătățit sistemele de răcire pentru magneţii supraconductori şi au fost instalaţi noi detectori.

Mecanismele de selectare ale evenimentelor relevante pentru fizica ciocnirilor de particule la energii înalte au fost reglate cu atenţie. Este practic imposibil să fie înregistrate și procesate toate miliardele de ciocniri de particule care au loc la LHC. Fără o preselecție, calculatoarele s-ar supraîncărca repede. Cu toate acestea, numărul rezultat este încă impresionant: înainte, LHC procesa circa 20 de milioane de ciocniri pe secundă între pachetele de protoni acceleraţi. Acum, rata va crește la 40 de milioane pe secundă.

Planuri de viitor

Pe lângă studierea bozonului Higgs cu mult mai mare precizie, fizicienii caută probe ale unei noi fizici, dincolo de “Modelul Standard”, care descrie toate particulele subatomice cunoscute. Unele teorii, cum ar fi „Modelul Supersimetric”, prezic existența unor particule exotice, care ar trebui să apară în ciocnirile de energii înalte de la LHC. O altă posibilitate este descoperirea dimensiunilor suplimentare, dincolo de cele patru dimensiuni familiare spațiu-timp. De asemenea, fizicienii ar putea identifica, materia întunecată misterioasă, care constituie cea mai mare parte din masa Universului. Candidații la statutul de materie întunecată apar frecvent în teoriile fizicii dincolo de „Modelul Standard”, incluzând particulele supersimetrice și dimensiunile suplimentare.

Colaborarea internaţională LHC implică aproximativ 10.000 de oameni de ştiinţă din 113 ţări. Institutul de Științe Spațiale este implicat în experimentul ALICE.

 

TH.

FacebookTumblr

You may also like...

Leave a Reply