Ce se întâmplă când două fascicule de protoni se ciocnesc cu viteza luminii

LHC generează unde de protoni — particulele atomice cu sarcină pozitivă — și le proiectează într-o buclă lungă de 27 de kilometri până ajung aproape de viteza luminii. Atunci când protonii se izbesc unii de alții la o astfel de viteză, produc nori fierbinți de particule subatomice, informează Agerpres.

Primul pas pentru realizarea acestor experimente este legat de recoltarea protonilor din hidrogen. Hidrogenul este elementul cel mai potrivit pentru că atomul său conține doar două particule: un electron și un proton. Alte elemente au atomi cu mai multe astfel de particule, la care se adaugă și cele cu sarcină electrică neutră, denumite neutroni. Astfel, în cazul hidrogenului, izolarea protonilor se realizează mai ușor, fiind nevoie doar de introducerea acestui element într-un câmp electric pentru a extrage electronii din atomii de hidrogen.

Apoi, o undă de protoni astfel izolați este introdusă în tunelul acceleratorului, unde este accelerată în sensul acelor de ceasornic, concomitent cu o altă undă care este accelerată în sens invers. Accelerarea acestor unde de protoni se face până la o fracțiune de secundă de viteza luminii. Magneți super-reci sunt aliniați de-a lungul tunelului prin care sunt proiectate aceste unde pentru a le menține direcția de propagare.

Fiecare astfel de undă conține între 2.000 și 3.000 de grupuri de protoni, iar un singur astfel de grup este format din aproximativ 100 de miliarde de protoni. Înainte de ciocnirea celor două unde, toți acești protoni sunt înghesuiți într-un flux de particule cu grosimea mai mică decât a unui fir de păr.

„Aceste particule sunt atât de mici, încât dacă îți propui să obții o coliziune este ca și când ai arunca două ace de la distanța de 10 kilometri unul spre altul cu atât de multă precizie încât să se ciocnească la jumătatea drumului”, conform descrierii pe care CERN o face acceleratorului de particule.

Atunci când undele de protoni se ciocnesc, energia degajată este suficient de puternică pentru a topi 500 de kilograme de cupru. Peste câteva luni, odată ce acceleratorul de particule va ajunge la capacitatea maximă de operare, se vor înregistra aproximativ 600 de milioane de coliziuni pe secundă.

Aceste coliziuni se produc în patru puncte speciale instalate de-a lungul inelului de 27 de kilometri lungime. În fiecare astfel de punct este instalat un detector de particule care măsoară toate subparticulele exotice rezultate din ciocnire. Oamenii de știință susțin că de această dată, după modernizarea LHC, vor fi descoperite noi subparticule ce au capacitatea de a schimba complet fizica.

În tunelul LHC prin care sunt proiectate undele de protoni sunt condiții de vid, similare celor din spațiul interstelar. Atunci când două astfel de unde intră în coliziune, produc explozii de subparticule. Durata de viață a acestor subparticule este de doar o fracțiune de secundă, timp suficient însă pentru a fi detectate și măsurate (poziție, viteză, sarcină electrică, masă, energie etc).

Aceste colizuni se produc cu o degajare atât de mare de energie încât majoritatea particulelor rezultate lasă în urmă o dâră de lumină care face posibilă determinarea poziției lor. Majoritatea sistemelor de detecție dispun și de un electromagnet puternic care curbează traiectoria particulelor, în funcție de sarcina lor electrică și astfel fizicienii pot calcula masa și energia acestor particule.