Echipa dr. Calin Alexa de la Institutul National de Fizica si Inginerie Nucleara “Horia Hulubei” de langa Bucuresti isi aduce contributia la experimentul ATLAS al Acceleratorului de particule de la Geneva.

Articolul face parte dintr-o serie despre contributia romanilor la Acceleratorul de particule de la Geneva si descoperirea particulei lui Dumnezeu.

O particula cautata de 50 de ani de oamenii de stiinta a fost descoperita si gratie unui efort romanesc. Cercetatorul Calin Alexa si echipa lui au ajutat la interpretarea datelor experimentului ATLAS, al carui scop principal a fost descoperirea bosonului Higgs, grauntele care a creat planetele, oamenii si celelalte lucruri din Univers. Bosonul Higgs este cel mai mare mister al fizicii contemporane, iar fara el o mare parte dintre teoriile enuntate in ultimii ani ar fi ajuns la gunoi.

Echipa romaneasca din cadrul ATLAS lucreaza cu o masinarie uriasa, aflata la 100 m sub pamant, in apropiere de Geneva. Are 46 m lungime si o inaltime de 25 m. Prin tunelul circular al Acceleratorului de particule se ciocnesc protoni care se deplaseaza cu o viteza apropiata de cea a luminii, iar senzorii inregistreaza informatiile. Datele colectate ajung la echipa dr. Alexa si la colegii lui din celelalte tari. 

Cercetatorii Adrian Chitan, Calin Alexa, Alexandra Tudorache, Otilia Ducu si Valentina Tudorache

Despre existenta bosonului Higgs sau a “particulei lui Dumnezeu”, cum mai este numit, s-a indoit multa lume. Chiar si marele astrofizician Stephen Hawking a pariat, la un moment dat, 100 de dolari spunand ca aceasta nu exista. Nimeni nu gasea vreo dovada experimentala ca particula exista.

Daca Stephen Hawking ar fi castigat pariul iar bosonul Higgs nu ar fi existat in realitate, aproape toata fizica noua ar fi trebuit rescrisa

“Este extraordinar ca dupa atatia ani de zile, din anii 1960 pana acum, oamenii au cautat sa descopere aceasta particula care sa confirme ca aceste idei teoretice au in spatele lor o realitate fizica”, spune cercetatorul Calin Alexa. Descoperirea, anuntata initial in iulie 2012 si confirmata in martie anul acesta va fi, cel mai probabil, recompensata cu Premiul Nobel.

Tunelul Acceleratorului de particule LHC de la Geneva suprapus peste harta zonei. Prin tunel, protonii se deplaseaza cu viteze apropiate de cea a luminii

Dar acum, ca sunt siguri ca particula exista si in realitate, nu doar in teorie, oamenii de stiinta pot merge mai departe, se pot intreba daca nu cumva bosonul e format din particule si mai mici. “Daca e sa ne uitam de-a lungul istoriei fizicii, cel putin din secolul trecut pana azi, tot ce am crezut noi la un moment dat ca e elementar s-a dovedit ca are o structura interioara”, spune Calin Alexa.

Pe umerii cercetatorului de la IFIN HH sta si sarcina de a-i indruma pe colegii lui care isi fac doctoratul sau care abia l-au terminat. "Tinerii au sanse maxime sa ajunga aici, deoarece institutul nostru are proiecte multe la CERN. Practic, orice tanar poate ajunge sa-si prezinte lucrarile", spune cercetatoarea Otilia Ducu, in varsta de doar 25 de ani.

Si gemenele Alexandra si Valentina Tudorache spun ca experienta CERN a fost un start nemaipomenit al carierei. Lucreza pentru experimentul de la Geneva din 2009, cand s-au apucat de doctorat. "Avem multiple discutii si intalniri la Geneva cu oameni cu o vasta experienta", spune Valentina. Sora ei, Alexandra, isi aminteste si astazi ziua in care a aflat ca va lucra pentru CERN: "Am fost foarte bucuroasa ca am fost primita in cadrul acestui grup".

Dintre tinerii aflati sub aripa cercetatorului Calin Alexa, cea mai vasta experienta pe astfel de proiecte o are Adrian Chitan, care lucreaza deja de 7 ani pentru CERN la experimentul ATLAS, pe care il considera "varful de lance al cercetarii fizicii fundamentale".

Impreuna cu echipa cercetatorului Calin Alexa de la Institutul National de Fizica si Inginerie Nucleara “Horia Hulubei” de la Magurele, la Acceleratorul de la Geneva mai contribuie cercetatori romani de la ITIM Cluj, de la Politehnica Bucuresti, Universitatea de Vest din Timisoara si Universitatea Alexandru “Ioan Cuza” din Iasi.

E firesc, e uman sa te indoiesti atata vreme cat e ceva nou

Reporter: Planeta Neptun a fost descoperita din calcule. Este la fel si cu bosonul Higgs?

Dr. Calin Alexa: Multi ani de zile, din anii 1960 pana astazi, s-a crezut ca e ceva artificial, ca de fapt aceasta particula, acest mecanism, e pus cu mana, fara a exista o realitate fizica in spatele lui. Este extraordinar ca dupa atatia ani de zile, din anii 1960 pana acum, oamenii au cautat sa descopere aceasta particula care sa confirme ca aceste idei teoretice au in spatele lor o realitate fizica. 

 

Rep.: Este un rezultat in care nici Stephen Hawking nu credea la un moment dat.

Dr. Calin Alexa: Cred ca nu e singurul care a considerat, la un moment dat, ca acest mecanism si existenta bosonului sunt sub semnul intrebarii. Multa lume s-a indoit de acest mecanism, de existenta acestei particule. E firesc, e uman sa te indoiesti atata vreme cat e ceva nou, e un proces fizic care impinge dincolo de frontiera cunoasterii, si ideile capata forta atunci cand sunt confirmate experimental. Acum avem aceasta confirmare si suta de dolari pe pariu s-a pierdut. Si probabil multe alte sute.

Rep.: Acum ca l-am descoperit, avem mai multe intrebari sau mai multe rapunsuri?

Dr. Calin Alexa: Raspunsul e ca s-a confirmat mecanismul prin care particulele primesc masa, interactia lor cu aceasta particula, cu bosonul Higgs, ceea ce e un rezultat fantastic. Intrebarile se leaga de implicatiile acestui rezultat pentru alte procese fizice pe care vrem sa le descoperim dincolo de acest model standard. E clar ca el nu poate sa explice toata fizica particulelor din lume. Sunt multe probleme teoretice care nu au raspuns si care asteapta o confirmare experimentala. 

 

Rep.: E posibil ca bosonul Higgs sa fie format din mai multe particule?

Dr. Calin Alexa: Daca e sa ne uitam de-a lungul istoriei fizicii, cel putin din secolul trecut pana azi, tot ce am crezut noi la un moment dat ca e elementar s-a dovedit ca are o structura interioara. Deocamdata nu exista modele teoretice robuste care sa ne dea sperante ca o sa putem descoperi o structura interna a bosonului Higgs sau a electronului.

Aceasta tehnologie a generat in spatele ei aplicatii in mai multe domenii, ca medicina

Rep.: Daca Einstein ar trai si ar afla ca s-a descoperit bosonul, cum ar reactiona?

Dr. Calin Alexa: Pe vremea lui Einstein aceste idei teoretice nu existau, despre structura, despre particulele elementare. Era la inceputul secolului XX, cand mecanica cuantica de-abia aparuse, cand de-abia se descoperea ca atomul are un nucleu si ca electronul este situat pe niste paturi. Ideile moderne despre particulele elementare, astea pe care le utilizam noi acum, au aparut relativ tarziu, anii 1950, anii 1960, confirmari experimentale in anii 1970. Probabil ca Einstein ar trebui in primul rand sa documenteze, sa vada ce idei au mai aparut in ultimii 30-40 de ani si dupa aia sa isi dea cu parerea. Trebuie sa faca un pic de efort ca sa ajunga in contemporan.

Schema experimentului, pictata pe una dintre cladirile LHC

 

Rep.: Ce implicatii are bosonul in alte domenii?

Dr. Calin Alexa: Dezvoltand tehnologia care sa permita masurarea bosonului Higgs, aceasta tehnologie a generat in spatele ei aplicatii in mai multe domenii, ca medicina. In felul asta putem spune ca cercetarea fundamentala genereaza in spate aplicatii in medicina sau in viata concreta. In ceea ce priveste cosmologia, astroparticulele, bosonul Higgs si faptul ca are o masa la 126GeV, are niste implicatii fundamentale puternice in modelele teoretice care se utilizeaza in studiul acestor sisteme cosmice.

Imediat dupa 1989, fizicienii din Romania au venit la CERN

Rep.: Cum a ajuns Romania sa fie parte din ATLAS?

Dr. Calin Alexa: Pana in 1989, Romania colabora la Dubna, pentru ca era echivalentul CERN-ului din partea de est a Europei. Imediat dupa 1989, fizicienii din Romania au venit la CERN. Pe parcursul celor 20 de ani am contribuit la design, la proiectarea unor detectori, la teste in fascicul, la sistemul de achizitie de date, am contribuit mai nou la analiza de date, la sistemul GRID de stocare si prelucrare a datelor, care este un sistem international distribuit. Mai nou am intrat in proiecte de upgrade, care inseamna imbunatatirea detectorilor, pentru ca tehnologia utilizata e veche, a fost proiectata in anii 1990. Acum, ceea ce avem jos in caverna ATLAS este o tehnologie veche. Unele dintre sisteme au imbatranit datorita radiatiilor si atunci e clar ca trebuie sa inlocuiesti aceste echipamente in asa fel incat sa imbunatatesti performanta studiilor pe care vrei sa le faci, in particular pentru “fizica noua”. 

 

Rep.: Cati romani lucreaza in prezent?

Dr. Calin Alexa: In ATLAS si in alte experimente de la CERN sunt doua tipuri de contributii, sunt contributii personale, in sensul ca sunt studenti care au terminat facultatea, au aplicati singuri si-au gasit joburi singuri si sunt acum ca reprezentand universitati din SUA sau din alta parte. A doua este contributia institutionala. In sensul ca avem un acord de colaborare. Noi colaboram pe baza unui buget national in care oamenii primesc bani, salarii, se deplaseaza la CERN pe bugetul din Romania.

Articolul face parte dintr-o serie despre contributia romanilor la Acceleratorul de particule de la Geneva si descoperirea particulei lui Dumnezeu.

Foto: Andrada Fiscutean / cern.ch