Cum se prinde o particulă

Stralucind de senzori, componentele detectorului CMS sunt aproape gata pentru lansare. In timpul coliziunii protonilor, detectoarele vor inregistra o maree de date care ar putea oferi dovezi despre evazivele particule cautate de fizicieni.

 

O echipă românească participă la marea aventură LHC

Text: Domnica Macri

Pe cand eram copil, Platforma Măgurele era pentru mine o planetă a savanţilor, un loc îndepărtat şi misterios despre care nu poţi întreba prea multe. Aşa erau vremurile. Emoţia cu care trec astăzi pragul Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară Horia Hulubei (IFIN-HH) îmi semnalează că acea imagine nu s-a şters cu totul nici acum, când am pornit pe urmele cercetătorilor români care iau parte la experimentele LHC (Large Hadron Collider) – alături de alte mii de savanţi de la zeci de centre universitare din toată lumea. Ceea ce sper sa aflu de la ei – dupa ce am citit articolul despre Particula lui Dumnezeu – e cum se poate totuşi, în mod practic, să captezi date despre nişte particule care, se zice, durează miliardimi de secundă şi trec cu viteza luminii.

La fel ca alte noţiuni de fizică avansată – spaţiul care se curbează, de exemplu -, şi aceste particule elementare, cu existenţă teoretică, scapă înţelegerii mele. Am noroc: la Centrul de excelenţă pentru cercetări nucleare, creat la IFIN in 2001, nu numai că se ştie exact cum se captează particulele, dar se şi execută subdetectori pentru experimentul ALICE. România participă la trei din cele patru experimente majore aflate în pregătire la acceleratorul mamut îngropat sub Franţa şi Elveţia, şi asta încă din 1999, din faza de cercetare-dezvoltare.

“Toată lumea e înnebunită, se lucrează sub presiune – spune Nicolae Victor Zamfir, directorul IFIN. E indubitabil că din experimentul ăsta se va obţine ceva care va revoluţiona fizica: fie ca se confirmă teoria, fie că se infirmă, fie că se descoperă lucruri noi.” Desigur, Zamfir speră că participarea la LHC să fie şi un pas către intrarea  în CERN, pentru că România este singurul membru al UE care nu face parte din această comunitate de fizică nucleară (cu toate ca suntem a patra ţară din lume ca număr de cercetători în fizică atomică – aproape 400).

Presiunea de care pomeneşte nu se simte însă când pătrunzi în sanctuarul Centrului de excelenţă – de altfel, un bloc banal, cu arhitectură comunistă, îndulcită cu grafice moderne, mobilier nou, sală de conferinţe primitoare sau plante. Aici mai toţi oamenii zâmbesc.

Mihai Petrovici, şeful echipei ALICE şi astăzi gazda mea, e bucuros că aurul si argintul de la Olimpiada Internaţională de Astrofizică sunt în vizită la Centrul de excelenţă, ca să vadă dacă ar putea avea un viitor în propria lor ţară (ulterior, am aflat că acei doi elevi au plecat cu cuvintele: “Nu credeam că în România e posibil aşa ceva.”) E bucuros şi că reuşeşte să transmită lucrări de laborator complexe prin videoconferinţe pentru elevi şi studenţi. Şi pare foarte bucuros să-i explice unui afon ca mine cum se captează o particulă elementară.

De la camerele unde nivelul de puritate e de sute de mii de ori mai mare decat al unei locuinţe după curăţenia generală, la bancurile de lucru a căror planeitate are o abatere de 20 de microni şi la maşinăriile superspecializate comandate anume pentru proiect, totul în Laboratorul de detectori respiră precizie.

Pentru că scopul experimentului ALICE e să recreeze condiţiile existente la o microsecundă după Big Bang, când universul era o supă de particule primordiale, o plasmă, şi apoi să-i studieze proprietăţile, fizicienii s-au întrebat şi ei cum ar putea să detecteze şi să analizeze particule aproape imateriale şi extrem de instabile.

Printre produşii plasmei se numără mezonii vectoriali, care, la rândul lor, se dezintegrează în câte un electron şi un pozitron. Măsurând numărul, viteza, distribuţia spatială, distribuţia în energie şi direcţia electronilor rezultaţi din ciocnirile de ioni grei, cercetătorii ar avea destule date ca să afle caracteristicile plasmei.

Detectorii în sine sunt nespectaculoşi: niste cutii plate, cu suprafaţa de peste un metru pătrat. Ele au însă o precizie pe care nicio companie tehnologică nu ar putea să o realizeze – se laudă membrii echipei. Cutiile sunt împărţite îin celule, astfel încât o singură particulă să străbată fiecare celulă, la fiecare 2 microsecunde.

În traiectoria sa, electronul – căci el e singurul care poate lăsa amprente măsurabile – produce ionizări într-un strat gazos, a căror sarcină totala e apoi transmisă receptorilor electronici asociaţi.

Multitudinea de procese şi interacţiuni din interiorul detectorului trebuie prevăzuta teoretic şi apoi testată meticulos, pentru ca informaţia preluată de microcircuitele electronice să fie curată, ferită de paraziţi sau interferenţe.

Pregatirea si montarea straturilor care formează detectorul e migaloasă, cu pauze pentru uscare, astfel încât durează cam o săptămâna până când o asemenea “cutie” e testată şi gata de plecare. IFIN a trimis pana acum la LHC 75 de detectori şi, pentru ca au fost de bună calitate, s-a convenit ca institutul să-şi sporească participarea cu circa 20% faţa de cele 108 piese convenite iniţial, asa că se lucrează contra cronometru.

Cei 130 de detectori “made in Romania”, acoperind 670 de metri pătraţi, vor alcătui doi din cei 6 cilindri ai marelui Detector de Radiaţie de Tranziţie (TRD) – unul dintre cei 15-20 de subdetectori care compun aranjamentul experimental ALICE. Toate costurile – cu excepţia câtorva piese construite de alte centre de cercetare – sunt suportate de IFIN.

“Dar fără asta n-ai putea sa te duci acolo cu fruntea sus, să participi la experiment şi să accesezi datele obţinute” – spune Petrovici. Echipe româneşti –  în total cam 100 de oameni – participă şi la alte segmente ale LHC: experimentele ATLAS, LHCb şi proiectul gigantesc denumit World Large Computer Grid, o reţea de calcul si analiză de date distribuită la nivel planetar, în care IFIN gazduieste unul dintre cele 100 de centre de nivel 2 (20.000 de computere) din lume.

Articolul a apărut în revista National Geographic din martie 2008

UPDATE

Mihai Petrovici a susţinut pe 10 mai 2013, în cadrul Săptămânii National Geographic, o prezentare a proiectului ALICE şi a participării echipei sale la CERN

De la publicarea acestor rânduri, participarea IFIN la proeictele CERN s-a dezvoltat spectaculos.
Memorandumul România-CERN s-a semnat în 2010, iar ţara noastră a devenit membru cu drepturi depline al CERN.
U
n sfert dintre detectorii Alice sunt făcuţi în România.
Participarea la GRID s-a materializat, iar în prezent centrul de la Măgurele deţine recordul de utilizare a computerelor şi datelor din GRID.
La Măgurele s-a lansat proiectul ELI-NP, cel mai puternic laser din lume, la care România este coordonator şi partener principal.



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*