Gdzie się podziała antymateria i inne zagadki

Rob. M

Gdzie się podziała antymateria? Kto decyduje o masie kwarków? Co to jest ciemna materia i gdzie jej szukać? Ile wymiarów ma przestrzeń? Te pytania to nie żarty. Do prób znalezienia odpowiedzi przystąpią wkrótce w szwajcarskim ośrodku naukowym CERN, najtęższe umysły świata fizyki. Powagę sytuacji zwiększa też świadomość, że eksperymenty mające udzielić tych odpowiedzi przygotowywane były przez 20 lat. Budowa urządzeń kosztowała fortunę. Niektórzy z uczestniczących w pracach naukowcom, inżynierów i informatyków poświęciła temu zadaniu całą swoją karierę zawodową.

,,Eksperymenty LHC przesuną granice naszego poznania w głąb struktury materii i wstecz do epoki, w której wiek Wszechświata liczony był w mikrosekundach" - ocenia rzecznik prasowy Instytutu Problemów Jądrowych dr Marek Pawłowski.

,,Zapewne czeka nas pisanie na nowo całych rozdziałów podręczników fizyki" - dodaje.

CIEKAWOŚĆ - PIERWSZY STOPIEŃ DO... LHC

Przedmiotem badań naukowców w CERN są cząstki elementarne. Poznaliśmy je dzięki badaniom struktury atomu, a później jądra atomowego. Jak wiadomo, apetyt rośnie w miarę jedzenia. Dlatego głodni wiedzy fizycy nie poprzestają na odkryciu kwarków, czyli części składowych protonów i neutronów. Nie satysfakjonuje ich też odkrycie leptonów - małych, występujących samodzielnie cząstek elementarnych, do których należy elektron i neutrino. Poszukują wciąż nowych sposobów na odkrycie kolejnych cząstek, których istnienie to na razie hipoteza teoretyków.

W LHC będą w nim przyspieszane i zderzane dwie wiązki protonów (czasem również innych cząstek). W dwóch oddzielnych rurach akceleratora będą krążyć w przeciwnych kierunkach dwie wiązki cząstek, coraz bardziej się rozpędzając. Kiedy nabiorą wystarczającej prędkości, zostaną w ściśle określonym miejscu naprowadzone na siebie i cząstki zaczną zderzać się ze sobą z ogromną prędkością. Eksperymentatorom zależy na zmaksymalizowaniu prawdopodobieństwa trafienia protonu w proton, co, jak nietrudno sobie wyobrazić, przy rozmiarach cząstek elementarnych jest ekstremalnie trudne. Jednak, dzięki zastosowaniu odpowiednio silnego pola magnetycznego będzie to możliwe. Wiązki protonów będą tak silnie skupione, że po nakierowaniu przeciwbieżnych wiązek na siebie będzie dochodziło do kilkudziesięciu milionów zderzeń na sekundę.

Oczywiście żaden proton nie przetrwa zderzenia z drugim protonem przy prędkościach, do których cząstki będą rozpędzane. Każdy z nich rozpadnie się na inne cząstki. Niektóre z nich znikną zamieniając się w czystą energię, z której z kolei może powstać coś innego. Tysiące takich zjawisk będą zachodziły po każdym z milionów zderzeń na sekundę.