Căutare

Cautare:

Categorii

Arhiva

LASER, FRATE! -> Fizicienii noştri desluşesc “Particula lui Dumnezeu”

     Două echipe de cercetare (CMS şi ATLAS) din cadrul Organizaţiei Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) au anunţat, pe 4 iulie, după studii separate, descoperirea unei noi particule, poreclită, în presă, “particula lui Dumnezeu”.
Este vorba despre un bozon (n.r. unul dintre cele două tipuri de particule elementare) cu masa şi caracteristici similare particulei care lipsea din Modelul Standard al fizicii cuantice (n.r. teoria care înglobează trei dintre forţele fundamentale, ce mediază dinamica cunoscută a particulelor elementare) – Bozonul Higgs – la un nivel de certitudine de 5 sigma (n.r. termenul descrie că sunt doar 0,000057% şanse ca descoperirea să fie o întâmplare).
Expresia “Particula lui Dumnezeu” este puternic dispreţuită de către fizicieni, care cred despre ea că este grandiosă şi că induce în eroare.
Referirea de “Particula lui Dumnezeu” este folosită de către media, în urma titlului lucrării de ştiinţă populară a lui Leon Lederman, privind fizica particulelor: “Particula lui Dumnezeu: Dacă Universul este răspunsul, care este întrebarea?”.
Cu ajutorul bozonului Higgs se explică mecanismul care detaliază, la rândul lui, de ce particulele au masă, mergându-se înapoi la înţelegerea Universului, a materiei.
Tot pe 4 iulie, guvernul nostru a avizat parametrii tehnici pentru o investiţie de 389 milioane de euro, pentru construirea celui mai puternic laser din lume (Proiectul Extreme Light Infrastructure “ELI”), la Măgurele.
La Institutul Naţional de Fizică şi Inginerie Nucleară “Horia Hulubei” (IFIN), din Măgurele, Directorul general, Dr. Nicolae Victor Zamfir, şi specialista în fizica particulelor, Dr. Sanda Diţă, au avut amabilitatea să ne vorbească despre descoperirea bozonului Higgs şi implicaţiile ei, precum şi despre proiectele care se desfăşoară în ţara noastră în domeniul fizicii particulelor.
Dincolo de explicaţiile tehnice, cei doi specialişti ne-au arătat că fizicienii români sunt implicaţi în proiecte de cercetare la cel mai înalt nivel.

* (Interviu la Institutul Naţional de Fizică şi Inginerie Nucleară “Horia Hulubei” – IFIN)
Reporter: Ne puteţi spune ce nivel de participare există din partea IFIN-ului la Organizaţia Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN)?
Dr. Sanda Diţă: IFIN a participat la etapa de Research & Development (n.r. cercetare şi dezvoltare – R&D) de la CERN pentru stabilirea proiectului de subdetectori din cadrul ATLAS (n.r. instrumente de observare), când versiunea finală a aces-tuia nu era aprobată, fiind vorba de mai multe proiecte concurente.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Toate aceste colaborări ale IFIN-ului – patru, în cazul LHC (n.r. Large Hadron Collider – acceleratorul de particule de la CERN) – nu apar din neant, ele sunt rezultatul unor colaborări care se dezvoltă şi ajung la momentul în care se fac propuneri pentru dezvoltare ulterioară, la fel cum s-a întâmplat şi cu ATLAS-ul. Când s-a pus problema construirii LHC, s-au făcut propuneri, iar grupul din ţara noastră a făcut parte din aceste activităţi premergătoare la ATLAS.
Dr. Sanda Diţă: Din 1992-1993, ţara noastră a participat la proiectele de cercetare, în care alegeai varianta finală pentru fiecare subdetector care urma să facă parte din detectorul ATLAS.
Reporter: Şi colaborarea IFIN cu CERN a fost fructuoasă? Ce beneficii a adus?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: În primul rând, aderarea la CERN, la propunerea IFIN, s-a făcut treptat, ca să ne putem ajusta din punct de vedere economic: bugetul CERN este de un miliard de euro/an – buget folosit exclusiv pentru R&D.
Dr. Sanda Diţă: CERN sunt foarte interesaţi de lărgirea în Europa, însă România a beneficiat, în principal, la puterea de calcul din ţară (n.r. a contribuit substanţial la procesarea datelor din experimente).
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Fizicienii din România şi-au dovedit utilitatea în aceste colaborări, iar noi adesea spunem că fizicienii s-au integrat în Europa cu mult înainte de 2007.
Dr. Sanda Diţă: Colaborarea a fost fructuoasă, mai ales pentru tinerii cercetători şi fizicieni prin oportunităţile pe care li se ofereau.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: De asemenea, România face parte din 7 colaborări la CERN, 4 având legătură cu LHC: ATLAS, Alice, LHCB, LGC.
CERN, anticipând că acceleratorul va furniza o cantitate imensă de date, a imaginat un sistem de calcul numit Grid, distribuind puterea de calcul în întreaga lume, pe sistem piramidal – România este între primele 100 centre din lume (tier 2). Sistemul oferă posibilitatea procesării calculelor din orice punct din lume, sporind puterea de calcul. Totodată, nu trebuie să uităm că CERN a pus bazele world wide web-ului, prin dorinţa de a menţine contactul între cercetători pentru diversele experimente.
Reporter: Ce ne puteţi spune despre experimentele pentru descoperirea bozonului Higgs?
Dr. Sanda Diţă: Higgs este prezis de Modelul Standard (MS), model verificat de către CERN experimental, neexistând nicio abatere. Higgs era singura piesă lipsă, însă toate previziunile celelalte erau în concordanţă cu experimentele. Higgs explică ruperea simetriei electro-slabe (n.r. pe înţelesul tuturor, termenul descrie fenomenul de trecere de la dezordine la ordine, într-un sistem), iar presiunea pentru descoperirea acestuia a fost uriaşă, ATLAS având în vedere exact studierea proceselor care să pună în vedere bozonul.
În mod sigur, experimentele vor continua cu stabilirea naturii acestei particule cu date sigure, ştiinţifice, inclusiv proprietăţile bozonului, o energie uriaşă canalizându-se pe continuarea studierii în profunzime a acestui bozon Higgs.
Reporter: De ce este importantă descoperirea, în contextul completări Modelului Standard?
Dr. Sanda Diţă: Cu el se explică mecanismul care detaliază, la rândul lui, de ce particulele au masă, mergându-se înapoi la înţelegerea Universului, a materiei – implicaţiile sunt uriaşe. Nu există, însă, o schemă fără fisură şi aceasta nu poate explica tot – spre exemplu, materia întunecată (n.r., materie ipotezată că ar explica majoritatea masei observate în Univers – întunecată deoarece nu poate fi observată direct). Se speră că se va ajunge la o schemă mai complexă care va include MS, dar care va conţine dezvoltări dincolo de acesta.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Haideţi să vă explic altfel: pe măsură ce înaintezi, ai alte orizonturi de descoperit, de cercetat. Timp de 50 de ani, acesta a fost MS. Particulele prezise au început, pe rând, să fie toate descoperite. În acest moment, mai sunt câţiva ani de solidificare a cunoştinţelor. Momentan, s-a pus în evidenţă o particulă care se dezintegrează în modul în care era prezis şi are masa necesară, dar rămâne de văzut dacă este Higgs. Dar este clar că este vorba de o particulă nouă.
Dr. Sanda Diţă: Probabilitatea ca descoperirea să fie o fluctuaţie de fond (n.r. o întâmplare) este de 10 la puterea -7.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: După completare, se va începe explorarea a noi modele, precum materia întunecată sau spargerea de simetrie.
Chiar şi în cazul protonilor şi neutronilor nu se cunoaşte totul, din cauza forţei nucleare (n.r., forţă fundamentală atât de puternică încât nu permite studierea separată a particulelor elementare ce compun protonii şi neutronii). Omenirea ajunge într-un punct în care-şi zice: ia să vedem ce este în faţă. Luând istoria ştiinţei moderne, putem considera că vor mai urma şi alte descoperiri în acest domeniu.
Reporter: Ce reprezintă nivelul de încredere 5 sigma pentru descoperirea particulei?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Cutumiar, rezultatul se dă în sigma, +/-, în interval de eroare, cu o anumită probabilitate. CERN a adoptat criteriul foarte drastic de 5 sigma. Însă ambele experimente paralele ale CMS şi ATLAS au oferit nivel de încredere 5 sigma (n.r. nivel mare de încredere, oferit prin două cercetări independente una de alta).
Reporter: Cum se presupune că bozonul Higgs creează masă în particulele elementare?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Există un câmp, câmpul Higgs, în ideea de dualism particulă-undă (n.r., aceeaşi proprietate pe care o are, spre exemplu, lumina), iar datorită efectului, interacţiunea cu particula Higgs creează masă unde înainte nu exista. Câmpul generează particule, care, dezintegrându-se, conferă masă. Higgs este Adam şi Eva, prima particulă care se creează.
Dr. Sanda Diţă: Particulele capătă masă în interacţiunea cu acest câmp, însă câmpul are nevoie de particule purtătoare de masă. Aici intervine bozonul Higgs.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Viziunea asupra procesului trebuie să fie, însă, una primordială, are primelor clipe ale Universului, primele momente de după Big Bang.
Dr. Sanda Diţă: Se extrapolează în înţelegerea Universului, o înţelegere mai completă a producerii acestuia. Însă nimeni nu poate spune, încă, care sunt consecinţele unor paşi care se fac în înţelegerea materiei.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Însă, toate datele de până acum sunt consistente cu imaginea simplă a Big Bang-ului.
Reporter: Poate fi vorba, în acest moment, de aplicaţii practice în urma descoperirii?
Dr. Sanda Diţă: Aplicaţii practice în acest moment nu pot fi anticipate, însă pot fi eventual uriaşe. La esenţa lucrurilor, este imposibil să nu apară efecte colaterale care să nu fie folositoare şi aplicate; spre exemplu, când CERN a pus în funcţiune, pentru prima dată, world wide web-ul, nimeni nu putea anticipa impactul uriaş pe care acesta a ajuns să-l aibă în prezent.
Reporter: Când credeţi că se poate vorbi despre o confirmare a descoperirii bozonului Higgs?
Dr. Sanda Diţă: Este foarte posibil ca până la sfârşitul anului, când LHC va fi oprit un an şi jumătate, să fie confirmată oficial descoperirea bozonului Higgs, însă nimeni de la CERN nu şi-a luat niciun angajament sau un termen limită.
Dar suntem încântaţi că, fără dubiu, este vorba de o nouă particulă, care urmează să deschidă un fascinant nou câmp de studiu, şi să i se stabilească proprietăţile, în mod riguros. Este uluitor ţinând cont că mergem la esenţa lucrurilor, la structura materiei, la cum s-a creat Universul, la problemele cele mai esenţiale, se fac paşi în înţelegerea profundă a materiei – fapt ale cărui repercusiuni sunt greu de estimat.
Reporter: Ce alte proiecte ar fi în vizorul LHC, după confirmarea acestei descoperiri?
Dr. Sanda Diţă: LHC urmează, în viitorul mediu, să înceapă să ajungă la o luminozitate mare, care, odată atinsă, va începe proiectul de studiu High Luminosity LHC. În paralel, are loc upgradarea detectorilor. După care există un proiect de a trece la etapa High Energy LHC, să dubleze energia, la 33 TeV, aceasta din urmă fiind, însă, doar în faza de tatonări. Este o planificare care impresionează. Cei de la CERN nu sunt nepregătiţi şi nu sunt fără gânduri de viitor clare în domeniul fizicii particulelor.
*  Cel mai mare laser din lume, la Măgurele
Reporter: Guvernul a avizat, pe 4 iulie, parametrii tehnici pentru o investiţie de 389 milioane euro, pentru construirea celui mai puternic laser din lume, la Măgurele. Ce ne puteţi spune despre Proiectul Extreme Light Infrastructure (ELI)?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Este vorba de efectul unui câmp electromagnetic extraordinar de mare asupra acestor particule încărcate (n.r. elementare) care ne schimbă imaginea, deoarece nu există în natură (n.r. câmpurile). Unul din efectele prezise e că se creează materie din vid.
Aplicaţia este din Fonduri Structurale şi aşteptăm aprobarea oficială. Dialogul la nivel european, însă, s-a încheiat. În următoarele săptămâni începe implementarea, care are două faze.
Prima, partea de achiziţii mari, care urmează Legii Achiziţiilor Publice, fiind vorba despre clădire şi maşini: laserele şi fascicolul gamma.
A doua, partea de experimente, de pus la punct toate experimentele, astfel încât sperăm ca la 1 ianuarie 2017 să fie operaţional.
Reporter: Şi ce reprezintă acest proiect? Ce aduce el nou în domeniul fizicii nucleare?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: În domeniul ştiinţei, ELI merge pe o direcţie care nu mai este explorată nicăieri în lume. Se aşteaptă efecte ştiinţifice, descoperiri, destul de interesante pentru această modelistică – că se creează particule din vacuum. Se vor studia proprietăţi ale interacţiunilor laserelor de mare putere cu materia, care se estimează a avea foarte multe aplicaţii: biologică, industrială, pe materiale cu proprietăţi speciale. Câmpurile de radiaţii vizibile şi invizibile au efecte asupra materiei şi poţi crea materiale cu proprietăţi deosebite.
De asemenea, se prevede crearea de noi radioizotopi care nu se creează în mod obişnuit; în radiofarmaceutice, ele sunt rezultate în urma reacţiilor de fisiune nucleară, prin fisiunea uraniului producându-se şi extrăgându-se peste 300 de radioizotopi. Însă, în cadrul ELI, se prevede producerea unora mult mai ieftini şi mai eficienţi, care nu se pot crea în reactoarele de fisiune.
Reporter: Şi ce înseamnă ELI pentru România?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Această infrastructură pune România pe harta ştiinţifică, vor fi peste 200 de cercetători prezenţi, va fi un centru european, însă deschis cercetătorilor din toată lumea.
Dr. Sanda Diţă: Ţin să menţionez că o infrastructură de asemenea complexitate a fost văzută, în Vest, ca o mare realizare în “ţări noi europene”.
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Există şi o motivaţie politică pentru acordarea celor trei ţări (n.r. în cadrul proiectului mai există doi piloni, în Ungaria şi Cehia) a proiectului. În primul rând, se doreşte stoparea “brain-drain”-ului (n.r. plecarea tinerilor cu potenţial din ţară), să existe infrastructură de cercetare puternică în partea asta a Europei. În al doilea rând, se doreşte folosirea fondurilor structurale, folosite doar pentru infrastructură şi cercetare.
Pilonul românesc prevede două lasere precum şi fascicolul de gamma, pe care celelalte ţări nu îl au. Combinaţia de lumină vizibilă/invizibilă va face ca eficienţa să fie extrem de crescută. Fascicolul va fi cel mai performant de genul său din lume, cu peste 1 milion de ori mai intens decât oricare altul. Europa va domina faţă de Japonia şi SUA în acest domeniu.
Reporter: Iar ceilalţi doi piloni?
Dr. Nicolae Victor Zamfir: Cehia şi Ungaria vor avea câte un laser fiecare, iar cercetările vor fi complementare. Partea românească este dedicată fizicii nucleare, deoarece laserii acţionează asupra particulelor încărcate cu o forţă extraordinar de mare şi se va studia interacţiunea laserelor de mare putere cu materia, despre care se cunosc foarte puţine.
Reporter: Vă mulţumesc!

Vlad F. Dumea

Toate datele de până acum sunt consistente cu imaginea simplă a Big Bang-ului.

Bugetul CERN este de un miliard de euro/an – buget folosit exclusiv pentru R&D.

Fizicienii s-au integrat în Europa cu mult înainte de 2007.

CERN a pus bazele world wide web-ului, prin dorinţa de a menţine contactul între cercetători pentru diversele experimente.

Această infrastructură (n.r. laserul) pune România pe harta ştiinţifică, vor fi peste 200 de cercetători prezenţi, va fi un centru european, însă deschis cercetătorilor din toată lumea.

Aplicaţii practice în acest moment nu pot fi anticipate, însă pot fi eventual uriaşe.

Sperăm ca, la 1 ianuarie 2017, laserul de la Măgurele să fie operaţional.

Higgs este Adam şi Eva, prima particulă care se creează.

Este foarte posibil ca până la sfârşitul anului, când LHC va fi oprit un an şi jumătate, să fie confirmată oficial descoperirea bozonului Higgs, însă nimeni de la CERN nu şi-a luat niciun angajament sau un termen limită.

Lasati un raspuns