Dupa o perioada de doi ani de zile in care au fost facute o serie de imbunatatiri si modificari, marele accelerator de la Geneva, LHC, este gata de repornire. Dupa descoperirea bosonului Higgs in 2012 experimentele instalate la LHC vor “vana” noi particule exotice si fenomene bizare care sa ne ajute sa intelegem mai bine atat lumea particulelor cat si Universul.

Dupa enormul success din 2012, cand experimentele de la LHC, ATLAS si CMS, au descoprit bosonul Higgs, particula care ne ajuta sa intelegem care este mecanismul care da masa particulelor din cadrul Modelului Standard al particulelor elementare (cum ar fi electronii sau cuarcii), a urmat o perioada de relativ calm: in 2013 si 2014 LHC (Large Hadron Collider) a fost imbunatatit, fiind efectuate o serie de modificari si verificari care vor permite la repornirea acceleratorului ca acesta sa functioneze la energii mai mari decat cele din 2012 si cu un numar de procese pe unitate de timp crescut.

LHC va reporni la sfarsitul lunii martie a acestui an; energia protonilor ce se vor ciocni “cap in cap” va fi de circa 13 TeV, protonii ajungand sa calatoreasca in accelerator cu viteze extreme de apropiate de cea a luminii. In urma acestor ciocniri deosebit de violente, energia se va transforma partial in masa – rezultand o serie de noi particule printre care cercetatorii se asteapta sa descopere particule pe care nimeni nu le-a vazut pana acum.

Ce anume s-ar putea deci descoperi la LHC in urmatorii ani?

Un prim obiectiv este de a studia mai bine proprietatile bosonului Higgs si de a vedea daca exista si alti bosoni Higgs sau nu. Descoperirea mai multor bosoni de tip Higgs as fi extrem de interesanta, deoarece in cadrul Modelului Standard ne asteptam sa existe un singur boson de acest gen; daca vor fi descoperite doua sau mai multe particule de tipul bosonului Higgs, atunci vom avea un semnal clar al unei teorii post-modelul Standard.

Cercetatorii vor cauta si noi particule inca nedescoperite, cum ar fi asa-numitele particule super-simetrice. Acestea sunt un fel de frati si surori ai particulelor pe care le cunoastem insa ar avea o masa mai mare si spin diferit: unei particule cu spin semi-intreg in cadrul Modelului Standard i-ar corespunde o particula cu spin intreg si invers. Spinul este o proprietate cuantica a particulelor – un fel de rotatie in jurul propriei axe (chiar daca aceasta imagine nu corespunde cu o adevarata rotatie – este insa un mod simplu si usor de inteles si de a explica aceasta proprietate). Particule super-simetrice sunt prevazute in cadrul anumitor teorii, insa nu au fost pana la ora actuala descoperite semnale ale existentei acestora. Aceste particule ar putea rezolva si un alt mister din Univers: materia intunecata, intrucat ar putea exista multe astfel de particule in Univers, generand astfel aceasta misterioasa materie pe care o cautam in diverse experimente atat la acceleratoare cat si in laboratoarele subterane.

La LHC se va studia si materia primordial – acea forma de materie care se presupune ca a existat imediat dupa Big Bang (plasma de cuarci si gluoni). Acest studiu va fi efectuat de catre experimental numit ALICE, care va masura ceea ce se intampla in urma ciocnirii ionilor de plumb.

Experimentul LHCb va continua studiile de asimetrie intre materie si antimaterie: efectuand masuratori de precizie ale legilor care sunt valabile in lumea particulelor si ale celor care au valabilitate in lumea antiparticulelor. Acest studiu ne va ajuta sa intelegem de ce la ora actuala in Univers gasim doar materie si ce anume s-a intamplat cu antimateria, tinand cont de faptul ca teoria Big Bangului sustine ca la inceput cantitatea de antimaterie era egala cu cea a materiei.

LHC va functiona – cel putin acesta este planul actual – pana in 2018; vor urma deci cativa ani extrem de intensi pentru miile de cercetatori si ingineri care lucreaza acolo. Vom urmari ceea ce se intampla la LHC si vom vedea impreuna ce anume se va descoperi – particule supersimetrice? Un nou boson Higgs? Sau vreo surpriza?

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro