Η «μεγαλύτερη μηχανή διάσπασης ατόμων», γνωστή ως «Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων» (Large Hadron Collider – LHC), που βρίσκεται στο εργαστήριο CERN στα σύνορα Ελβετίας-Γαλλίας, ετοιμάζεται να αποκτήσει μια σημαντική αναβάθμιση.
Ο LHC κατασκευάστηκε πριν από 15 χρόνια με δύο στόχους: πρώτον, για να καθιερωθεί η ύπαρξη του «Higgs boson», του θεμελιώδους σωματιδίου του «Standard Model» της σωματιδιακής φυσικής και δεύτερον, για να βρεθούν νέα σωματίδια, ειδικά αυτά που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τις πολλές εναλλακτικές φυσικές θεωρίες που προτείνονται εκτός του «Standard Model».
Αποτυχίες και επιτυχίες του LHC
Παρόλο που η λειτουργία του LHC ήταν επιτυχημένη όσον αφορά το «Higgs», η ύπαρξή του οποίου επιβεβαιώθηκε από τους επιστήμονες του CERN το 2012, η μηχανή απέτυχε να βρει νέα σωματίδια.
Έπειτα περισσότερα από δέκα χρόνια αναζητήσεων, ο επιταχυντής δεν έχει βρει ίχνη φυσικής πέρα από το «Standard Model». Κάτι που δεν είναι ακριβώς κακό. Ωστόσο, η έλλειψη θετικών αποτελεσμάτων έχει αφήσει τη σύγχρονη σωματιδιακή φυσική στο σκοτάδι, με ελάχιστες ή καθόλου ενδείξεις σχετικά με ποια υποθετικά ιδεώδη μπορεί να αξίζει να εξακολουθήσουν να κυνηγούν.
Τα «τυφλά σημεία» του LHC
Παρά τη δύναμή του να βλέπει σωματίδια υποατομικής κλίμακας, ο LHC έχει και ένα τυφλό σημείο. Σχεδιάστηκε με συγκεκριμένα υποθετικά σωματίδια, κυρίως σωματίδια που έχουν ηλεκτρικό φορτίο και δε διαθέτουν μεγάλη διάρκεια ζωής.
Υπάρχει μια κατηγορία υποθετικών σωματιδίων, γνωστών ως «long-lived neutral particles», που μπορούν να διαφύγουν από τους δύο κύριους ανιχνευτές του LHC χωρίς να γίνουν αντιληπτά. Επομένως, η γιγάντια μηχανή μπορεί να έχει αποκαλύψει «νέα φυσική» , αλλά αυτά τα σωματίδια δεν ήταν ανιχνεύσιμα.
Η σχεδίαση του MATHUSLA
Αυτό το γεγονός δεν πέρασε απαρατήρητο από τους αρχικούς σχεδιαστές του LHC. Λίγο μετά την έναρξη των εργασιών του επιταχυντή, μια ομάδα συγκεντρώθηκε για να σχεδιάσει έναν πρόσθετο ανιχνευτή για την αναζήτηση των «long-lived particles».
Ο ανιχνευτής, γνωστός ως MATHUSLA και σημαίνει MAssive Timing Hodoscope for Ultra-Stable neutraL pArticles, βρίσκεται στα τελικά στάδια σχεδίασης, σύμφωνα με αναφορά περισσότερων από 30 επιστημόνων που συμμετέχουν στο έργο, η οποία δημοσιεύθηκε στις 26 Μαρτίου στην προεκτύπωση arXiv. Εάν η χρηματοδότηση παραμείνει στην πορεία της, η ομάδα ελπίζει να αρχίσει την κατασκευή φέτος.
Ο ρόλος του MATHUSLA στην σωματιδιακή φυσική
Ο MATHUSLA θα αποτελείται από μια γιγάντια κάψουλα 40 μέτρων σε διάμετρο, γεμάτη μόνο αέρα και περιτριγυρισμένη από τράπεζες ανιχνευτών. Θα τοποθετείται περίπου 100 μέτρα μακριά από τη βασική δέσμη του επιταχυντή, με χώμα και βράχο να γεμίζουν τον χώρο μεταξύ τους.
Στη σωματιδιακή φυσική, οι όροι «long-lived» είναι σχετικοί. Σε αυτή την περίπτωση, πολλά υποθετικά σωματίδια έχουν διαστάσεις ζωής γύρω από μερικές εκατοντάδες νανοδευτερόλεπτα – μια αιωνιότητα συγκριτικά με την πλειονότητα των σωματιδίων που μελετώνται σήμερα στο LHC.
Εάν ο MATHUSLA λειτουργήσει, ο πρόσθετος ανιχνευτής θα περιμένει να μπορέσει να διαχειριστεί ένα από αυτά τα «long-lived particles» στη βασική κάψουλα. Εκεί θα αποσυντεθεί σε ένα μπουρίνι άλλων σωματιδίων και οι τράπεζες αισθητήρων θα αναζητούν τη χαρακτηριστική τους λάμψη.
Πιθανές ανακαλύψεις και η σημασία τους
Τα «long-lived particles» θα μπορούσαν να προσφέρουν στους φυσικούς χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη λεπτομερή φύση του «Higgs boson», πιθανές συνοδούς του «Higgs» και εξηγήσεις σχετικά με το γιατί η δύναμη της βαρύτητας είναι τόσο ασθενής.
Μπορεί ακόμη και να βοηθήσουν στην αποκάλυψη της ταυτότητας της «σκοτεινής ύλης» – της μυστηριώδους ουσίας που εκτιμάται ότι απαρτίζει περίπου το 85% όλων των υλικών στο σύμπαν και παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη στην επιστήμη.
Με τέτοια ενθουσιώδη αποτελέσματα ενδεχομένως στα χέρια μας, ελπίζουμε απλώς ότι δε θα χρειαστεί να περιμένουμε 900 χρόνια για να κατασκευαστεί ο MATHUSLA.
VIA: FoxReport.gr
