Grandul accelerator de hadroni (Large Hadron Collider – LHC) este o minune a fizicii moderne a particulelor care a permis cercetătorilor să sondeze adâncurile realității. Originile sale se întind până în 1977, când Sir John Adams, fostul director al Organizației Europene pentru Cercetări Nucleare (CERN), a sugerat construirea unui tunel subteran care ar putea găzdui un accelerator de particule capabil să atingă energii extraordinar de mari, potrivit unei lucrări de istorie din 2015 a fizicianului Thomas Schörner-Sadenius.
Proiectul a fost aprobat oficial douăzeci de ani mai târziu, în 1997, și a început construcția unui inel cu o lungime de 27 de kilometri (16,5 mile) care trecea pe sub granița franco-elvețiană, capabil să accelereze particule cu o viteză de până la 99,99 la sută din viteza luminii și să le zdrobească între ele. În interiorul inelului, 9.300 de magneți ghidează pachete de particule încărcate în două direcții opuse cu o viteză de 11.245 de ori pe secundă, aducându-le în cele din urmă împreună pentru o coliziune frontală. Instalația este capabilă să creeze aproximativ 600 de milioane de coliziuni în fiecare secundă, scuipând cantități incredibile de energie și, din când în când, o particulă grea exotică și nemaivăzută până acum. LHC funcționează la energii de 6,5 ori mai mari decât precedentul accelerator de particule care deținea recordul, Tevatronul dezafectat de la Fermilab din SUA.
Construcția LHC a costat în total 8 miliarde de dolari, din care 531 de milioane de dolari au provenit din Statele Unite. Mai mult de 8.000 de oameni de știință din 60 de țări diferite colaborează la experimentele sale. Acceleratorul și-a pornit pentru prima dată fasciculele la 10 septembrie 2008, ciocnind particule la doar o zecime din intensitatea proiectată inițial.
Înainte de a începe să funcționeze, unii se temeau că noul spărgător de atomi va distruge Pământul, poate prin crearea unei găuri negre atotcuprinzătoare. Dar orice fizician de renume ar afirma că astfel de îngrijorări sunt nefondate.
„LHC este sigur, iar orice sugestie că ar putea prezenta un risc este pură ficțiune”, a declarat în trecut directorul general al CERN, Robert Aymar, pentru LiveScience.
Aceasta nu înseamnă că instalația nu ar putea fi potențial dăunătoare dacă ar fi folosită în mod necorespunzător. Dacă v-ați băga mâna în fascicul, care concentrează energia unui portavion în mișcare până la o lățime de mai puțin de un milimetru, ar face o gaură chiar prin ea și apoi radiațiile din tunel v-ar ucide.
Cercetări revoluționare
În ultimii 10 ani, LHC a zdrobit atomi pentru cele două experimente principale ale sale, ATLAS și CMS, care funcționează și își analizează datele separat. Acest lucru are rolul de a se asigura că niciuna dintre colaborări nu o influențează pe cealaltă și că fiecare oferă o verificare a experimentului soră. Instrumentele au generat peste 2.000 de lucrări științifice în multe domenii ale fizicii fundamentale a particulelor.
La 4 iulie 2012, lumea științifică a urmărit cu sufletul la gură momentul în care cercetătorii de la LHC au anunțat descoperirea bosonului Higgs, ultima piesă de puzzle dintr-o teorie veche de cinci decenii numită Modelul Standard al fizicii. Modelul standard încearcă să explice toate particulele și forțele cunoscute (cu excepția gravitației) și interacțiunile acestora. În 1964, fizicianul britanic Peter Higgs a scris o lucrare despre particula care acum îi poartă numele, explicând modul în care apare masa în univers.
Bogonul Higgs este de fapt un câmp care pătrunde în tot spațiul și antrenează fiecare particulă care se mișcă prin el. Unele particule se târăsc mai încet prin câmp, iar acest lucru corespunde masei lor mai mari. Bosonul Higgs este o manifestare a acestui câmp, după care fizicienii au alergat timp de o jumătate de secol. LHC a fost construit în mod explicit pentru a captura în cele din urmă această carieră evazivă. Descoperind în cele din urmă că bosonul Higgs are o masă de 125 de ori mai mare decât cea a unui proton, atât Peter Higgs, cât și fizicianul teoretician belgian Francois Englert au primit Premiul Nobel în 2013 pentru că i-au prezis existența.
Chiar și cu Higgs-ul în mână, fizicienii nu se pot odihni, deoarece Modelul Standard are încă unele găuri. În primul rând, acesta nu se ocupă de gravitație, care este acoperită în mare parte de teoriile relativității ale lui Einstein. De asemenea, nu explică de ce universul este alcătuit din materie și nu din antimaterie, care ar fi trebuit să fie creată în cantități aproximativ egale la începutul timpului. Și este complet tăcută în ceea ce privește materia întunecată și energia întunecată, care încă nu fuseseră descoperite atunci când a fost creată.
Înainte ca LHC să fie pornit, mulți cercetători ar fi spus că următoarea mare teorie este una cunoscută sub numele de supersimetrie, care adaugă parteneri gemeni similari, dar mult mai masivi, la toate particulele cunoscute. Unul sau mai mulți dintre acești parteneri grei ar fi putut fi un candidat perfect pentru particulele care alcătuiesc materia întunecată. În plus, supersimetria începe să se ocupe de gravitație, explicând de ce aceasta este mult mai slabă decât celelalte trei forțe fundamentale. Înainte de descoperirea bosonului Higgs, unii oameni de știință sperau că bosonul va sfârși prin a fi ușor diferit de ceea ce prezicea Modelul Standard, lăsând să se întrevadă o nouă fizică.
Dar când Higgs a apărut, acesta era incredibil de normal, exact în intervalul de masă în care Modelul Standard spunea că ar trebui să fie. Deși aceasta este o mare realizare pentru Modelul Standard, i-a lăsat pe fizicieni fără nicio pistă bună pe care să continue. Unii au început să vorbească despre decenii pierdute urmărind teorii care sună bine pe hârtie, dar care nu par să corespundă observațiilor reale. Mulți speră că următoarele runde de preluare a datelor de la LHC vor ajuta la clarificarea unora dintre aceste încurcături.
LHC s-a oprit în decembrie 2018 pentru a trece prin doi ani de modernizări și reparații. Când va reveni online, acesta va putea să zdrobească atomii între ei cu o ușoară creștere a energiei, dar la un număr dublu de coliziuni pe secundă. Ce va găsi atunci este o presupunere a oricui. Se vorbește deja despre un accelerator de particule și mai puternic care să îl înlocuiască, situat în aceeași zonă, dar de patru ori mai mare decât LHC. Construcția uriașului înlocuitor ar putea dura 20 de ani și 27 de miliarde de dolari.