Cinci intrebari la care cercetatorii ar putea raspunde cu ajutorul acceleratorului de particule modernizat

Acceleratorul de particule (Large Hadron Collider – LHC) de la CERN urmeaza sa fie repus in functiune in luna mai, dupa doi ani de pauza timp in care oamenii de stiinta au i-au reparat si modernizat detectorii de particule. Cercetatorii de la LHC au discutat saptamana trecuta, la intalnirea anuala a AAAS (American Association for the Advancement of Science), care publica jurnalul de specialitate Science, proiectele pentru versiunea modernizata a acceleratorului de particule, cel mai puternic din lume in acest moment.

1. Ce surprize mai ascunde bosonul Higgs?

Descoperirea bosonului Higgs a fost una remarcbila, insa multe aspecte legate de aceasta particula sunt in continuare necunoscute. Cu ajutorul puterii aditionale, acceleratorul de particule va produce de 5 ori mai multi bosoni Higgs, iar cercetatorii vor folosi excesul pentru a intelege in detaliu aceasta particula. Cum se dezintegreaza? Se incadreaza in parametrii teoretici estimati de cercetatori? Orice aspect iesit din comun ar reprezenta un avantaj sctiintific pentru fizicieni, acestia cautand dovezi ale unor noi fenomene care ar putea explica mistere ale fizicii.

2. Ce este materia intunecata?

La ora actuala cunoastem doar 15% din materia care formeaza Universul. Restul este materie intunecata, invisibila pentru noi, cu exceptia unor detalii subtile cum ar fi efectele sale gravitationale asupra cosmosului. Fizicienii incearca sa afla ce anume este materia intunecata. Un posibil candidat pentru materia intunecata este WIMP – particula masiva cu interactiune slaba -, iar ea ar putea sa apara in accelerator. Ampretele materiei intunecate ar putea sa apara chiar si in bosonul Higgs, despre care se crede ca s-ar putea uneori dezintegra in materie intunecata. Oamenii de stiinta vor analiza multitudinea de date rezultate dupa repornirea acceleratorului de particule cautand orice semn al materiei intunecate.

3. Vom descoperi vreodata supersimetria?

Supersimetria, sau SUSY, este o teorie din domeniul fizicii particulelor foarte populara care ar putea explica multe lucruri pe care fizica particulelor nu reuseste sa o faca, inclusiv de ce masa bosonului Higgs este mai usoara decat se asteptau cercetatorii. Aceasta teorie propune existenta unei serii de particule elementare exotice care sunt gemenii mai grei ai particulelor cunoscute, insa au un spin (moment cinetic intrinsec al unei particule) diferit. Surplusul de energie de care dispune noul LHC ar putea mari productia unor particule supersimetrice ipotetice, numite gluino, cu un factor de 60, marind sansele ca aceste particule sa fie descoperite.

4. Unde a disparut antimateria?

Fizicienii nu pot sa ofere un raspuns la intrebarea „De ce existam?”. Potrivit teoriilor, dupa Big Bang, Universul era format in parti egale din materie si antimaterie, care se anihileaza cand intra in contact. Drept consecinta, ar fi trebui sa rezulte un Univers lipsit de viata si de materie. Insa Universul este plin de materie, in timp ce antimateria este rara – cumva raportul dintre materie si antimaterie a fost dezechilibrat. Cu un LHC modernizat, fizicienii vor putea testa exact felul in care materia s-ar putea diferentia de antimaterie si cum a luat nastere Universul.

5. Cum era Universul in starea sa primordiala?

Imediat dupa Big Bang, Universul era atat de fierbinte si dens incat protonii si neutronii nu se putea forma, iar particulele care ii formeaza – cuarci si gluoni – pluteau intr-o „supa” cunoscuta sub numele de „plasma cuarc-gluon”. Pentru a studia acest tip de materie, acceleratorul de particule produce coliziuni extrem de violente folosind nuclee de plumb in loc de protoni, recreand astfel mingea de foc a Universului primordial. Cercetatorii vor putea folosi acceleratorul imbunatatit pentru a realiza mult mai multe „fotografii” ale Universului in starea sa primordiala.