CERN: cercetătorii vânează misterioasele particule-fantomă

O echipă de fizicieni se străduiește să dezlege enigma particulelor „fantomă” din jurul nostru, o descoperire ce ar putea revoluționa înțelegerea noastră asupra adevăratei naturi a Universului. Cercetătorii de la Centrul European pentru Cercetări Nucleare (CERN) au aprobat un experiment destinat să aducă dovezi cu privire la existența acestor particule.

Noul instrument va fi de o mie de ori mai sensibil la astfel de particule decât dispozitivele anterioare. Acesta va izbi particulele într-o suprafață dură pentru a le detecta, în loc să le facă să se ciocnească între ele, așa cum se întâmplă la acceleratorul de particule principal al CERN, Marele Colizionator de Hadroni (LHC).

Dar ce sunt aceste particule fantomatice și de ce a fost necesară o nouă abordare pentru detectarea lor?

Teoria actuală a fizicii particulelor, numită Modelul Standard, susține că totul în Univers este alcătuit dintr-o familie de 17 particule – cele bine cunoscute, precum electronul și bosonul Higgs, precum și cele mai puțin cunoscute, dar cu nume minunate, cum ar fi quarkul de farmec, neutrino-tau și gluonul. Unele particule se combină în diferite combinații pentru a forma particulele mai mari, dar totuși incredibil de mici, care alcătuiesc lumea din jurul nostru, precum și stelele și galaxiile pe care le vedem în spațiu, în timp ce altele sunt implicate în forțele naturii.

Dar există o problemă:

Astronomii au observat fenomene în ceruri – modul în care se mișcă galaxiile, de exemplu – care sugerează puternic că tot ceea ce putem observa reprezintă doar cinci la sută din Univers.

O parte sau chiar întregul rest al Universului ar putea fi alcătuit din particulele „fantomă” sau „ascunse”. Acestea sunt considerate ca fiind dubluri fantomă ale celor 17 particule ale Modelului Standard.

Dacă ele există, sunt extrem de dificil de detectat deoarece interacționează extrem de rar cu lumea pe care o cunoaștem. Asemenea fantomelor, ele trec prin totul și nu pot fi detectate de niciun dispozitiv terestru.

Pot fi detectate?

Teoria nouă afirmă că particulele fantomă se pot dezintegra în particule ale Modelului Standard, iar acestea pot fi detectate de către senzori.

În loc să ciocnească particulele între ele, așa cum fac majoritatea experimentelor actuale, Căutarea de Particule Ascunse (SHiP) le va izbi într-un bloc mare de material. Acest lucru înseamnă că toate particulele sunt sparte în bucăți mai mici – în loc să se spargă doar unele dintre ele. Această abordare cu „țintă fixă” este mult mai eficientă.

O nouă eră

Profesorul Andrey Golutvin de la Imperial College London, responsabil cu proiectul, a declarat că experimentul „marchează o nouă eră în căutarea particulelor ascunse„.

„SHiP are posibilitatea unică de a rezolva mai multe dintre problemele majore ale fizicii particulelor, iar noi avem perspective de a descoperi particule care nu au mai fost văzute până acum„, a spus el.

Vânătoarea pentru particulele fantomă necesită echipamente special adaptate. Experimentele normale, utilizând Marele Colizionator de Hadroni, de exemplu, pot detecta noi particule până la un metru de la coliziune. Dar particulele fantomă pot rămâne invizibile și pot călători câțiva zeci sau chiar sute de metri înainte de a se dezintegra și de a se dezvălui. Prin urmare, senzorii SHiP sunt plasați mult mai departe.

O abordare ingenioasă

Profesorul Mitesh Patel de la Imperial College a descris noua abordare ca fiind „ingenioasă”.

„Ceea ce mă atrage în mod real la acest experiment este faptul că aceste particule sunt chiar sub nasul nostru, dar nu am putut să le vedem niciodată din cauza modului în care interacționează, sau mai degrabă a modului în care nu interacționează.

„Suntem exploratori și credem că putem vedea ceva interesant în acest teritoriu nou. Așa că trebuie să aruncăm o privire.„

Vânătoarea micilor fantome se desfășoară în cadrul CERN

SHiP va fi construit în cadrul facilităților existente ale CERN, conform fizicianului Claudia Ahdida de la CERN.

„Vom folosi o cavernă și infrastructură existente și părți pe care vom încerca să le refolosim cât mai mult posibil, iar ceea ce vom avea va fi o facilitate care ne va ajuta să căutăm acest sector ascuns, care nu a mai fost văzut înainte„, a spus ea.

SHiP va funcționa alături de toate celelalte experimente ale CERN-ului, cel mai mare dintre acestea fiind Marele Colizionator de Hadroni, care caută cei 95% lipsă din Univers încă de la finalizarea sa în 2008, la un cost de 3,75 miliarde de lire sterline. Până acum, nu a găsit nicio particulă în afara Modelului Standard, iar planul este să se construiască o mașină de trei ori mai mare și mult mai puternică.

Costă, dar merită

Viitorul Colizionator Circular (FCC) are o estimare inițială de costuri de 12 miliarde de lire sterline. Data estimată de începere a sa este undeva în mijlocul anilor 2040, deși nu va fi în plină capacitate de vânătoare a particulelor noi până în 2070.

În comparație, experimentul SHiP este programat să înceapă căutarea de noi particule în 2030 și va fi de aproximativ o sută de ori mai ieftin, având un cost estimat de aproximativ 100 de milioane de lire sterline. Cercetătorii afirmă că toate abordările sunt necesare pentru a explora toate opțiunile posibile, în scopul de a descoperi particulele care, spun ei, ar duce la una dintre cele mai mari descoperiri în fizica de toate timpurile.

Descoperiri care ne vor afecta emoțional. Și nu numai!

Cu o astfel de nouă direcție în cercetare, se deschid uși spre înțelegerea mai profundă a Universului nostru și a compoziției sale uluitoare. Odată cu avansul tehnologic și ingeniozitatea oamenilor de știință, ne apropiem tot mai mult de a dezvălui misterele care ne înconjoară, ceea ce ar putea să ne schimbe fundamental percepția asupra locului nostru în cosmos și să ne îndrume către noi orizonturi în cunoaștere.

Experimentul SHiP marchează, așadar, un pas semnificativ în explorarea universului nostru și a lumii subatomice, pregătind terenul pentru descoperiri uluitoare care ar putea redefini complet ceea ce știm despre realitatea în care trăim.

(adaptare BBC)