Random header image... Refresh for more!

Cursa secolului

Articol scris pentru www.scipedia.ro

Ieri au aparut in presa internationala o serie de articole (BBC, NewScientist, Symmetry) care anuntau o cursa pentru gasirea bosonului Higgs. Desi aparent o noutate, aceasta cursa exista de cativa ani de zile. Sa incercam sa pornim povestea din trecut si sa vedem unde suntem astazi.
In 2000 CERN punea oprea unul dintre cele mai de succes acceleratoare,LEP (Large Electron Positron Collider) pentru a face loc proiectului LHC in tunelul care se intinde intre Franta si Elvetia. LEP reusise sa descopere bozonii Z si W, si cu descoperirea lor si masurarea proprietatilor acestora Modelul Standard al Particulelor Elementare devenea standard in domeniul particulelor elementare, canonul teoretic.
Pe partea celalta a oceanului, in apropiere de Chicago, Tevatronul se odihnea intr-un binemeritat program de upgradare. Isi facuse datoria pentru care fusese proiectat si pornit in anul 1983. Descoperise in 1995 quarkul top o alta particula prezisa de teorie. Urma sa continuue din 2002 cu scopul de a masura cu precizie proprietatiile acestei particule.
Inainte de 2002 fizicienii au realizat ca existenta infamului boson Higgs poate fi testata si la Tevatron. Astfel ca incepand cu 2002 de cand Tevatronul a "renascut" Fermilabul a intrat direct in cursa cautarii bosonului Higgs. Initial fara o sansa reala, caci energia disponibila este mai mica decat la LHC si la fel si luminozitatea (masura a numarului de interactii in ciocniri). Pe hartie in 2002 Tevatronul pierduse cursa. Aceasta opinie era intarita si de performanta slaba a acceleratorului dupa pornire.


Luminozitatea Tevatron RunII pana in prezent
Luminozitatea integralaTevatron RunII pana in prezent.(picture credits: Fermilab/D0)


Performanta unui accelerator poate fi vazuta din graficul luminozitatii integrale (suma luminozitatii in timp). Daca ne uitam cum a evoluat luminozitatea integrala vazuta de experimentul D0 (unul din cele 2 experimente de la Tevatron. Celalat experiment este CDF.) in ultimii 6 ani observam ca acumularea de luminozitate si de date in anul 2002 a fost foarte mica , dar in timp rata de acumulare s-a imbunatatit in ritm extrem de rapid. Aceasta imbunatatire a fost posibila in urma cunoasterii din ce in ce mai bine a complexului de acceleratoare si imbunatatirii anumitor componente sau metode de exploatare. In ultimul an Tevatron a reusit sa depaseasca specificatiile pentru care a fost proiectat si functioneaza in regim stabil.
Punerea in functiune a unui accelerator nu este un lucru usor si probleme au fost si la punerea in functiune a Tevatronului. Acum peste ani a venit randul LHC-ului sa fie pus in functiune si , din pacate, sa aiba de a face si cu prima problema. Incidentul din septembrie anul trecut, incident destul de serios si care a evidentiat o serie de probleme, a facut ca primele coliziuni la LHC sa fie amanate pana in toamna acestui an.
Aceasta intarziere si intarzierea fata de planurile initiale a dat timp Tevatronului sa se puna pe picioare si a experimentelor de a colecta suficiente date pentru a putea spune ceva despre existenta particulei Higgs. Modelul standard de care am vorbit la inceputul acestui articol functioneaza doar daca acesta particula exista. Modelul standar insa nu prezice masa acestei particule si experimentele trebuie sa o masoare sau sa o excluda. Anul trecut Tevatronul a facut public primul rezultat prin care exclude o valoare a masei Higgs, anume 170 GeV (gigaelectronvolt. Spre comparatie masa unui electron este 0.5MeV). Astfel Tevatronul devenea anul trecut al doilea experiment care spunea ceva despre particula Higgs (inainte LEP-ul exclusese orice Higgs cu o masa mai mica de 114GeV) si isi demonstreaza capacitatea de a concura LHC-ul in elucidarea secretelor Modelului Standard.

Higgs Exclusion
Intervalul de exludere a masei particulei Higgs pana in prezent (picture credit: www.symmetrymagazine.org)


Cursa nu este insa de la egal la egal, ci mai degraba o cursa ce aduce aminte de parabola cu broasca testoasa si iepurele. Diferentele intre cele doua experimente sunt destul de mari, un lucru insa le-ar putea uni: o masa a bosonului Higgs mica , undeva intre 114 GeV si 130 GeV. In aceasta situatie ambele experimente au nevoie de foarte multe date pentru "a spune ceva". Astfel ca nici unul din experimente nu il va putea "depasi" usor pe celalt.
Tevatronul este cel mai sensibil in jur de 170GeV unde a facut si prima excludere. Norocum lui poate fi un Higgs de masa apropiata cu 170 GeV, situatie in care ar putea lua fata LHC-ului. (vezi figura de mai jos)


Higgs probs at Tev
Probabilitatea ca particula Higgs sa fie pus in evidenta la Tevatron in functie de luminozitatea produsa. (picture credit: www.symmetrymagazine.org)


Insa la ce ne putem astepta anul acesta. Peste doar doua saptamani sunt conferintele de primavara unde speram ca Tevatron sa faca publice noi rezultate. Astfel se poate ca in cateva saptamani o regiune in jurul masei de 170 GeV sa fie exclusa. Stresul e mare si experimentele trec acum printr-o perioada intensa de munca pentru a aduce ceva nou la aceste conferinte.
In Septembrie speram ca LHC-ul va porni din nou, de data asta cu succes si ca la carte. Prima perioada, probabil ceea mai grea si mai frustanta va fi intelegerea atat a acceleratorului cat si a experimentelor. Aceasta perioada poate dura un an, poate mai mult. De abia dupa ce modul in care se comporta detectorii va fi inteles foarte bine se va putea pune incredere in rezultatele experimentale provenite de la LHC. Cat va dura aceasta perioada nimeni nu stie, insa in ultimii cativa ani aceasta perioada a fost pregatita in amanunt astfel ca fizicienii sa fie antrenati in ceea ce urmeaza sa faca si aceasta durata de tranzitie sa fie cat mai scurta.
Anul acesta va fi anul privirilor nervoase catre concurent. Tevatron va incerca sa isi mentina performanta si sa stoarca totul din datele pe care le are. Pe cealalta baricada LHC-ul va incerca sa elimine orice intarziere, sa fie sigur ca va porni "la cheie" si va functiona fara oprire cat mai mult. Tensiunea e mare caci competitia a devenit reala si stransa si in istorie doar numele castigatorului se pastreaza.

www.pdf24.org    Send article as PDF   

0 comments

There are no comments yet...

Kick things off by filling out the form below.

Leave a Comment