Mark Thomson, profesor de fizică experimentală a particulelor la Universitatea Cambridge, a obținut unul dintre cele mai căutate roluri din știința globală. Cu toate acestea, dintr-o anumită perspectivă, este greu să nu te întrebi dacă a făcut un sacrificiu personal pentru binele mai mare.
La 1 ianuarie, Thomson va deveni directorul general al CERN, laboratorul de fizică nucleară laureat cu premiul Nobel din apropiere de Geneva. Aici, adânc sub pământ, acceleratorul de particule Large Hadron Collider (LHC) – cel mai mare instrument științific construit vreodată – recreează condițiile din primele momente de după Big Bang.
LHC și-a câștigat locul în istorie prin descoperirea evazivului boson Higgs, al cărui câmp asociat acționează ca un adeziv cosmic care oferă masă particulelor. Cu toate acestea, una dintre primele sarcini ale lui Thomson va fi să închidă acceleratorul pentru lucrări majore de inginerie. Acesta nu va reporni decât atunci când mandatul său va fi aproape încheiat.
În biroul său de la Laboratorul Cavendish, trecând pe lângă un model al dublei helix ADN descoperit la Cambridge acum peste 70 de ani, Thomson este departe de a fi descurajat de închidere. De fapt, așteaptă cu nerăbdare următorii cinci ani.
„Aparatul funcționează excelent și colectăm cantități uriașe de date”, spune el. „Vor fi multe de analizat în această perioadă. Rezultatele fizice vor continua să apară.”
Formația lui Thomson nu este în mod tradițional academică: a urmat o școală generală în Worthing, West Sussex, și și-a dezvoltat interesul pentru fizică abia după ce a citit o carte de popularizare a științei despre CERN la începutul adolescenței. „Cam asta mi-a stabilit direcția”, își amintește el. „Am vrut să înțeleg cum funcționează universul.” A fost primul din familie care a urmat universitatea, studiind fizica la Oxford.
LHC accelerează protoni – nucleele atomilor de hidrogen – până aproape de viteza luminii în interiorul unui inel de 27 de kilometri de sub câmpia franco-elvețiană. În patru puncte din jurul inelului, protonii care călătoresc în direcții opuse sunt făcuți să se ciocnească. Energia din aceste ciocniri creează un șiroi de particule noi, care sunt înregistrate de detectoarele LHC. Conform celebrii ecuații a lui Einstein, E=mc², mai multă energie produce particule mai masive.
Începând din iunie, închiderea va deschide calea către LHC de Înaltă Luminozitate, o modernizare majoră care implică noi magneți superconductori puternici pentru a focaliza fasciculele de protoni, făcându-le mai strălucitoare. Acest lucru va crește de zece ori numărul de coliziuni. Detectoarele sunt, de asemenea, îmbunătățite pentru a capta mai bine semnele subtile ale noilor fenomene fizice. „Este un proiect incredibil de captivant”, spune Thomson. „Este mai interesant decât doar să conduci aparatul ca de obicei.”
Dacă va reuși, modernizarea va permite măsurători mai precise ale particulelor și interacțiunilor lor, dezvăluind potențial defecte în teoriile actuale care ar putea duce la noi descoperiri. Un mister persistent este bosonul Higgs însuși. În timp ce particulele elementare capătă masă din câmpul Higgs, de ce masele lor diferă rămâne necunoscut. Chiar și modul în care bosonii Higgs interacționează între ei este neclar. „Am putea vedea ceva complet neașteptat”, notează Thomson.
Supravegherea LHC de Înaltă Luminozitate va fi o preocupare centrală a mandatului de cinci ani al lui Thomson. Dar el trebuie să abordeze și un proiect mai mare și mai controversat: planificarea a ceea ce urmează după LHC, care își va încheia activitatea în jurul anului 2041. Principalul candidat este o mașinărie colosală numită Future Circular Collider (FCC).
Conform studiului de fezabilitate al CERN, FCC ar fi de peste trei ori mai mare decât LHC, necesitând un nou tunel circular de 91 de kilometri săpat la până la 400 de metri sub pământ. Proiectul ar fi construit în două etape, prima fază începând la sfârșitul anilor 2030. În anii 2040, planul este de a ciocni electroni cu partenerii lor de antimaterie, pozitroni. Apoi, în jurul anilor 2070, acea mașinărie ar fi înlocuită cu un nou accelerator conceput pentru a zdrobi protoni la de șapte ori energia LHC. Faza inițială este estimată la 15 miliarde de franci elvețieni, sau aproximativ 14 miliarde de lire sterline.
Ingineria în sine este ambițioasă, dar Future Circular Collider (FCC) se confruntă cu provocări mai largi. Statele membre ale CERN, care vor vota proiectul în 2028, nu pot acoperi întregul cost, deci sunt necesari contribuitori internaționali suplimentari. În același timp, continuă o dezbatere dacă aceasta este cea mai bună mașinărie pentru a face noi descoperiri. Nu există nicio garanție că va răspunde la marile întrebări din fizică, cum ar fi: Ce este materia întunecată care se adună în jurul galaxiilor? Ce este energia întunecată care alimentează expansiunea universului? De ce este gravitația atât de slabă? Și de ce a prevalat materia asupra antimateriei când s-a format universul? Fără o descoperire clară și garantată, sarcina lui Mark Thomson de a mobiliza sprijinul va fi mai dificilă.
Cu toate acestea, CERN a fost întotdeauna mai mult decât știință. Datorită laboratorului, Europa este liderul global în fizica particulelor, atrăgând zeci de mii de cercetători și stimulând dezvoltarea de noi tehnologii. Cu toate acestea, alte țări, în special Statele Unite și China, își avansează propriile planuri pentru acceleratoare de particule de nouă generație. Dacă CERN își păstrează preeminența depinde de succesul succesorului LHC.
„Nu am ajuns într-un punct în care descoperirile s-au oprit, iar FCC este următorul pas firesc. Scopul nostru este să înțelegem universul la cel mai fundamental nivel”, spune Thomson. „Și acesta nu este absolut momentul să renunțăm.”
Întrebări frecvente
Desigur, iată o listă de întrebări frecvente despre afirmația: Omul care preia conducerea Large Hadron Collider o face doar pentru a-l închide
Începător Întrebări generale
1 Ce este Large Hadron Collider?
LHC este cel mai mare și mai puternic accelerator de particule din lume. Este un inel de 27 de kilometri de magneți superconductori îngropați subteran lângă Geneva, Elveția, la CERN. Oamenii de știință îl folosesc pentru a ciocni protoni împreună aproape la viteza luminii pentru a studia elementele fundamentale ale universului.
2 Este adevărat că o nouă persoană preia conducerea doar pentru a închide LHC?
Nu, nu este adevărat. Aceasta este o neînțelegere sau o ficțiune. LHC este un instrument științific critic. Noi directori sau lideri de proiect sunt numiți pentru a gestiona operațiunile, modernizările și obiectivele de cercetare viitoare, nu pentru a-l închide definitiv.
3 De ce ar crede cineva că cineva vrea să-l închidă?
Această idee ar putea proveni din science fiction, dintr-o neînțelegere a întreținerii programate sau din confuzie privind dezbaterile bugetare. LHC suferă periodic închideri lungi pentru modernizări și reparații, pe care cineva le-ar putea interpreta greșit ca o închidere permanentă.
4 Cine conduce de fapt LHC?
LHC este gestionat de CERN, Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară. O echipă de oameni de știință, ingineri și un lider de proiect supraveghează operațiunile sale zilnice. Rolurile de conducere se schimbă în timp ca parte a progresiei normale de carieră.
5 Poate o singură persoană să decidă să închidă LHC?
Nu. LHC este un proiect internațional finanțat și operat de o colaborare a multor țări. Orice decizie majoră, cum ar fi o închidere permanentă, ar necesita un consens complex între statele membre și comunitatea științifică, nu o singură persoană.
Intermediar Întrebări operaționale
6 Se închide vreodată LHC?
Da, dar doar temporar. Funcționează în sesiuni de câțiva ani, urmate de Închideri Lungi programate. Aceste perioade sunt pentru întreținere esențială, modernizări pentru a-și crește puterea sau sensibilitatea și pentru a instala noi detectoare.
7 Ce se întâmplă în timpul unei Închideri Lungi programate?
Echipele efectuează mii de sarcini de întreținere: întăresc conexiuni electrice, modernizează sistemele de calcul, instalează noi conducte de fascicul și îmbunătățesc componentele detectorului. Este ca o oprire masivă la box pentru a îmbunătăți mașina.
