Coordonatorul de mari dimensiuni al Hadronului se transformă în 10: Iată de ce este mai important decât vreodată

Zece ani! Zece ani de la începerea operațiunilor pentru Large Hadron Collider (LHC), una dintre cele mai complexe mașini create vreodată. LHC este cel mai mare accelerator de particule din lume, îngropat la 100 de metri în mediul rural francez și elvețian cu o circumferință de 17 mile.

La 10 septembrie 2008, protonii, centrul unui atom de hidrogen, au circulat pentru prima oară în jurul acceleratorului LHC. Cu toate acestea, emoția a fost de scurtă durată, deoarece pe 22 septembrie a avut loc un incident care a afectat mai mult de 50 de LHC-i mai mult de 6.000 de magneți - care sunt critice pentru păstrarea protonilor care călătoresc pe traseul lor circular. Reparațiile au durat mai mult de un an, dar în martie 2010 LHC a început să se ciocnească cu protoni. LHC este bijuteria coroanei CERN, laboratorul european al fizicii particulelor, fondat după al doilea război mondial, ca o modalitate de reunire și reconstruire a științei în Europa răzută de război. Acum oamenii de știință din șase continente și din 100 de țări efectuează experimente acolo.

S-ar putea să te întrebi ce face LHC și de ce este o afacere mare. Întrebări mari. LHC se ciocnește două fascicule de protoni împreună la cele mai înalte energii realizate vreodată într-un laborator. Șase experimente situate în jurul ringului de 17 mile studiază rezultatele acestor coliziuni cu detectoare masive construite în caverne subterane. Asta e ce, dar de ce? Scopul este de a înțelege natura celor mai elementare elemente de construcție ale universului și modul în care interacționează unul cu celălalt. Aceasta este știința fundamentală la cele mai de bază.

LHC nu a dezamăgit.Una dintre descoperirile făcute cu LHC include bosonul Higgs căutat de mult, prezis în 1964 de oamenii de știință care lucrează pentru a combina teoriile a două dintre forțele fundamentale ale naturii.

Lucrez la unul dintre cele șase experimente LHC - experimentul cu electromagneți Compact Muon conceput pentru a descoperi bosonul Higgs și pentru a căuta semne de particule sau forțe necunoscute anterior. Instituția mea, Universitatea de Stat din Florida, sa alăturat colaborării Compact Muon Solenoid în 1994, când eram un tânăr absolvent al unei alte școli care lucra la un alt experiment dintr-un alt laborator. Planificarea pentru LHC datează din 1984. LHC a fost greu de construit și costisitor - 10 miliarde de euro - și a durat 24 de ani pentru a ajunge la îndeplinire. Acum sărbătorim 10 ani de la începerea activității LHC.

Descoperiri de la LHC

Cea mai importantă descoperire care a venit de la LHC până în prezent este descoperirea bosonului Higgs pe 4 iulie 2012. Anunțul a fost făcut la CERN și a captivat o audiență mondială. De fapt, soția mea și cu mine am urmărit-o prin intermediul transmisiunilor web pe televizorul nostru de dimensiuni mari din camera noastră de zi. De când anunțul era la ora 3 dimineața la Florida, am mers la clatite la IHOP pentru a sărbători după aceea.

Bozonul Higgs a fost ultima piesă rămasă din ceea ce numim modelul standard al fizicii particulelor. Această teorie acoperă toate particulele fundamentale cunoscute - 17 dintre ele - și trei dintre cele patru forțe prin care interacționează, deși gravitatea nu este încă inclusă. Modelul standard este o teorie incredibil de bine testată. Doi dintre cei șase oameni de știință care au dezvoltat o parte din modelul standard care prezice bosonul Higgs a câștigat premiul Nobel în 2013.

Sunt adesea întrebat, de ce continuăm să executăm experimente, zdrobind împreună protoni, dacă am descoperit deja bosonul Higgs? Nu am terminat? Ei bine, mai sunt multe de înțeles. Există o serie de întrebări pe care modelul standard nu le răspunde. De exemplu, studiile despre galaxii și alte structuri de mari dimensiuni din univers indică faptul că există mult mai multă problemă decât observăm. Noi numim această materie întunecată, deoarece nu o putem vedea. Cea mai obișnuită explicație până în prezent este că materia întunecată este făcută dintr-o particulă necunoscută. Fizicienii speră că LHC ar putea să producă această particulă mister și să o studieze. Ar fi o descoperire uimitoare.

Doar săptămâna trecută, colaborările ATLAS și Compact Muon Solenoid au anunțat prima observație a bosonului Higgs, care se descompune sau se rupe în cuarțurile inferioare. Bosonul Higgs se descompune în multe moduri diferite - unele rare, unele comune. Modelul standard face previziuni despre cât de des se întâmplă fiecare tip de decădere. Pentru a testa complet modelul, trebuie să observăm toate dezintegrările prezise. Observația noastră recentă este în acord cu modelul standard - un alt succes.

Mai multe întrebări, mai multe răspunsuri pentru a veni

Există o mulțime de alte puzzle-uri în univers și este posibil să ne cerem noi teorii ale fizicii pentru a explica astfel de fenomene - cum ar fi asimetria materiei / anti-materiei pentru a explica de ce universul are mai multă materie decât anti-materia sau că ierarhia poate înțelege de ce gravitatea este mult mai slabă decât celelalte forțe.

Dar pentru mine, căutarea unor date noi și inexplicabile este importantă pentru că de fiecare dată când fizicienii cred că ne-am dat seama, natura oferă o surpriză care duce la o înțelegere mai profundă a lumii noastre.

LHC continuă să testeze modelul standard al fizicii particulelor. Oamenii de știință iubesc când teoria se potrivește cu datele. Dar, de obicei, aflăm mai multe când nu. Aceasta înseamnă că nu înțelegem în totalitate ce se întâmplă. Și pentru mulți dintre noi, scopul viitor al LHC este acela de a descoperi dovezi ale unor lucruri pe care nu le înțelegem. Există mii de teorii care prezic noile fizici pe care nu le-am observat. Care sunt binele? Avem nevoie de o descoperire pentru a afla dacă sunt corecte.

CERN intenționează să continue operațiunile LHC pentru o perioadă lungă de timp. Planificăm upgrade-uri la accelerator și detectori pentru a permite să se desfășoare până în 2035. Nu este clar cine se va retrage mai întâi, eu sau LHC. Acum zece ani, am așteptat cu nerăbdare primele fascicule de protoni. Acum suntem ocupati sa studiem o multitudine de date si speram pentru o surpriza care ne duce pe o cale noua. Iată că așteptăm în următorii 20 de ani.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation de Todd Adams. Citiți articolul original aici.