Maşina timpului

Pentru a desluşi secretele creării Universului, Organizaţia Europeană pentru Cercetări Nucleare (CERN), cu sediul în Elveţia, a proiectat şi testat, în inima munţilor Alpi, un accelerator de particule uriaş – Large Hadron Collider (LHC).

O serie de teorii şi scenarii apocaliptice au fost enunţate în ultimele săptămîni în legătură cu un experiment realizat astăzi la cel mai mare accelerator de particule din lume, LHC, din Geneva.

Pentru a răspunde la întrebări legate de alte dimensiuni ale spaţiului şi timpului, dar şi pentru a încerca să-şi explice crearea Universului, o echipă de experţi de la Organizaţia Europeană pentru Cercetări Nucleare (CERN), cu sediul în Elveţia, a proiectat şi testat, în inima munţilor Alpi, un accelerator de particule uriaş - Large Hadron Collider (LHC), unde lucrează în prezent circa 20 de cercetători români. Ziua de 10 septembrie 2008 va rămîne în istorie drept ziua în care a fost iniţiat un program ştiinţific extrem de ambiţios, menit să răspundă la o serie de întrebări rămase fără răspuns. Astăzi, la CERN s-a început testarea acceleratorului la turaţie minimă, prin emiterea primului fascicul de protoni într-un tub circular – acest experiment a permis oamenilor de ştiinţă să observe că protonii pot circula într-un sens şi în altul prin accelerator. În cursul următoarelor trei luni, se intenţionează testarea întregului lanţ de accelerare şi atingerea unui nivel al ciocnirilor de fascicule de protoni de 5 TeV (5 tetra electron-volţi pe proton, 5 miliarde de electron-volţi) pe proton. La 21 octombrie, experimentul va căpăta noi conotaţii, după ce, în interiorul acceleratorului, vor fi produse primele ciocniri propriu-zise între protoni. La 21 octombrie, şefii de stat şi de guvern ai ţărilor membre CERN, precum şi colaboratorii programului ştiinţific (din care fac parte şi români) vor fi invitaţi la Geneva pentru inaugurarea oficială a acceleratorului. În 2010 va avea loc experimentul final, în care vor fi folosite valorile maxime în interiorul LHC, energia produsă de protoni ajungînd, în acel moment, la 7 TeV. Programul ştiinţific, căruia i s-a dat startul astăzi la Geneva, va dura aproximativ 15 ani şi va folosi ultimele tehnologii, dintre care merită amintit sistemul de baze de date GRID.

SCURT ISTORIC. La circa o sută de metri sub oraşul Geneva, într-un tunel circular de 27 de kilometri lungime, iniţial construit pentru "a găzdui” un accelerator de electroni şi antielectroni, au fost amplasate, în urmă cu 14 ani, primele elemente care aveau să devină LHC de astăzi. Pentru construirea uriaşului accelerator de particule, al cărui proiect a fost ratificat în decembrie 1994, de către consiliul multinaţional al CERN, a avut la bază o idee veche de trei decenii. Testele efectuate pînă acum s-au dovedit un succes, spun responsabilii CERN, referindu-se cu precădere la ziua de 9 august, cînd au fost introduşi primii protoni în accelerator, şi la ziua de 12 august, cînd s-a executat testul de sincronizare a protonilor în diverse puncte ale tunelului.

PE SCURT DESPRE LHC. Uriaşul accelerator de particule funcţionează pe baza a patru aşa-numiţi "detectori de particule” – LHCb, CMS, ATLAS şi ALICE - care analizează ciocnirile dintre protoni. Fiecare dintre aceşti detectori îndeplineşte propriul său rol. Experimentele LHCb şi ALICE au fost concepute pentru a studia motivele pentru care în natură există mai multă materie decît antimaterie şi, respectiv, pentru a studia materia aşa cum era ea în primele clipe ale Universului. Celelalte două instrumente gigant folosite de acceleratorul de particule – ATLAS şi CMS – au rolul de "a se observa” tot ceea ce ar putea LHC să dezvăluie în cadrul testelor efectuate de-a lungul timpului.

CARACTERISTICI. LHCb, în greutate de aproximativ 5.600 de tone şi în valoare de 69 de milioane de dolari, a fost construit pentru studierea interacţiunilor mezonilor B (particule care conţin cuarci bază) şi pentru a analiza motivele pentru care, în Univers, există mai multă materie decît antimaterie. Rolul CMS (care cîntăreşte circa 12.500 de tone şi care a costat 455 de milioane de dolari) este de "a vîna” bozonul Higgs, cunoscut şi sub denumirea de "particula lui Dumnezeu”. Cel mai mare "detector” al LHC se numeşte ATLAS – dispozitivul, care cîntăreşte 7.000 de tone şi a costat 490 de milioane de dolari, ajută la identificarea particulei Higgs. Ultima, dar nu cea de pe urmă, componentă vitală a uriaşului accelerator de particule de la Geneva se numeşte ALICE, cîntăreşte 10.000 de tone şi a costat 460 de milioane de dolari. Detectorul ALICE a fost construit pentru a studia coliziunile dintre atomii care sunt introduşi în LHC la momente diferite.

CÎTEVA CIFRE... Revista Nature a publicat, pe site-ul său de internet, o serie de informaţii legate de:

• Viteza maximă a protonilor în jurul unui inel este de aproximativ un miliard de kilometri pe oră (ceea ce reprezintă 99.9999991% din viteza luminii);
• Timpul în care protonii înconjoară inelul este de 0,0001 secunde;
• Masa totală a protonilor care circulă, la orice moment, prin LHC este de 0.00000000047 grame;
• Energia totală a protonilor la viteza maximă este de 362 de megajuli (comparativ, energia crucişătorului USS Ronald Reagan – a cărui greutate este de 88.000 de tone-, cînd se deplasează cu viteza de 5,6 noduri, este de 361 de megajuli);
• Cantitatea de hidrogen "consumată” în fiecare zi de LHC este de 0.000000002 grame (în timp ce cantitatea de hidrogen necesară pentru umflarea unui balon este de 0,75 grame – LHC ar avea nevoie de aproximativ un milion de ani pentru a folosi aerul care umple un singur balon obişnuit).
• Costurile totale pentru construirea, timp de 14 ani, a LHC sunt estimate la 4,1 miliarde de dolari (iar pentru construirea uriaşului USS Reagan au fost cheltuiţi 4,5 miliarde de dolari);

CONTROVERSE. Dispozitivul a fost construit pentru a răspunde unor întrebări care au dat mari bătăi de cap oamenilor de ştiinţă de-a lungul vremii. Pentru a recrea, în laborator, condiţiile existente în primele microsecunde după Big Bang, misiunea de bază a LHC constă în accelerarea a două fascicule de protoni în sensuri opuse şi ciocnirea unui fascicul de altul. Anunţul cercetătorilor de la CERN i-a speriat pe sceptici, care susţin că experimentul ar genera găuri negre care ar distruge Pămîntul.

I-a speriat atît de tare pe sceptici încît aceştia s-au grăbit să susţină că un astfel de accelerator, o dată pus în funcţiune, ar putea declanşa apocalipsa. I-a speriat într-o aşa măsură încît doi cercetători – Walter Wagner şi Luis Sancho – au dat în judecată CERN de teamă că acele ciocniri de paricule ar putea crea o gaură neagră care va devora Pămîntul. Ei s-au adresat unui tribunal din Hawaii, care însă nu avea autoritate în declanşarea unui potenţial proces. Ulterior, Wagner şi Sancho s-au adresat Curţii Europene pentru Drepturile Omului, instanţă care a refuzat să ia vreo decizie în acest sens.

În concluzie, CERN nu şi-a amînat decizia de a pune în funcţiune acceleratorul de particule, la 10 septembrie, în jurul orei 10.30 (ora României), încercînd să demonstreze caracteristicile particulelor atomice în deplasarea lor în jurul mai multor inele aliniate pe aceeasi direcţie cu magneţi puternici. Viteza de deplasare a particulelor va fi uimitoare – ele "vor alerga” de 11.245 de ori pe secundă pe toată lungimea impresionantă a tunelului înainte ca o particulă să intre în coliziune cu o alta. Temperatura generată de ciocnirile dintre particule va fi de 100.000 de ori mai mare decît cea din centrul Soarelui, dezvăluind astfel primele particule care au existat în secundele imediat următoare "naşterii” Universului.

PARTICULA LUI DUMNEZEU. Experţii în fizica particulelor, veniţi la CERN din toate colţurile lumii, şi-au propus, între altele, să găsească aşa-numitul "bozon Higgs”, o particulă nucleară instabilă numită "particula lui Dumnezeu”, una dintre unităţile de bază ale energiei. Specialiştii au construit acceleratorul pentru a studia supersimetria, un concept care permite explicarea uneia dintre cele mai bizare descoperiri din ultimii ani – aceea că materia vizibilă nu reprezintă decat 4% din Univers, iar materia neagră (23%) şi energia neagră (73%) împart restul; pentru a încerca să explice dimensiunile suplimentare ale spaţiului; pentru a afla dacă există alte particule elementare sau noi interacţiuni între eventualele particule necunoscute pînă în prezent.
LHC "este ca o maşină a timpului care ne duce mult înapoi în perioada Big Bang-ului, prin recrearea condiţiilor care au existat atunci. Vom vedea astfel noi tipuri de materie pe care nu am fost capabili să le identificăm anterior. Ideea că acest experiment ar putea atrage sfîrşitul lumii este ridicolă”, a declarat, în urmă cu cîteva luni, fizicianul Frank Close de la Universitatea Oxford.

Pariul lui Hawking

Renumitul astrofizician britanic Stephen Hawking a pariat 100 de lire sterline pe faptul că, în cadrul experimentului iniţiat astăzi, oamenii de ştiinţă nu vor obţine suficiente date care să ofere noutăţi legate de "bozonului Higgs” ("particula lui Dumnezeu). "Cred că va fi mult mai interesant dacă nu vom descoperi această particulă, lucru care ne va arăta că ceva este greşit şi că totul trebuie regîndit. Am pariat 100 de lire că nu vom descoperi ”, a declarat Hawking, autorul celebrei cărţi "Scurtă istorie a timpului”.