O româncă participă la renovarea CMS (Compact Muon Solenoid) și construirea unei componente din miezul detectorului de particule construite pentru Large Hadron Collider (LHC) de la CERN, instalație ce funcționează ca o cameră foto 3D uriașă, capabilă să capteze până la 40 de milioane de coliziuni pe secundă, cu scopul de a studia fenomene fundamentale ale fizicii, inclusiv bosonul Higgs și materia întunecată.
Cristina Alexe a urmat cursurile Colegiul Național ‘B.P.Hasdeu’ Buzău, de-a lungul anilor de liceu fiind pasionată de fizică și mediul înconjurător. Ulterior, a decis să își continue studiile la University of Manchester din Marea Britanie, cu un program combinat de licență și master în fizică teoretică. În anul 2022 a început să studieze pentru teza de doctorat în domeniul fizicii particulelor, lucrare susținută din fonduri europene la Scuola Normale Superiore di Pisa (Italia), momentul culminând cu intrarea sa în lumea cercetătorilor Organizației Europeane pentru Cercetări Nucleare (CERN), care încearcă să deslușească modul în care a luat naștere Universul și ce forțe guvernează materia.
‘Legătura mea cu CERN a început în 2022, atunci am început doctoratul în fizica particulelor la Scuola Normale Superiore di Pisa (Italia) și am devenit membru al experimentului CMS de la CERN. Mă ocup cu analiza datelor și interpretarea lor pentru a afla informații despre Univers. Mai exact, împreună cu un grup internațional de cercetători, am măsurat cât cântărește particula fundamentală pe nume bosonul W; este particula care face posibile interacțiunile nucleare. A-i măsura masa cu mare precizie înseamnă să punem la încercare cele mai bune explicații pe care teoreticienii le au despre cum funcționează lumea mai mică decât un nucleu de atom, reprezentate matematic de Modelul Standard. Rezultatul a fost că, într-adevăr, Modelul Standard este corect în privința masei lui W. Este remarcabil că putem trage astfel de concluzii, având în vedere că măsurătoarea noastră are o eroare de ordinul 10 la minus 26 kg, deci 0,000..1 cu 25 de zerouri după virgulă! Încă din copilărie am fost fascinată de știință și cunoaștere, deci faptul că am ajuns să lucrez cu astfel de noțiuni e un vis împlinit’, a declarat, pentru AGERPRES, cercetătorul Cristina Andreea Alexe.
CERN din Geneva a oprit la sfârșitul lunii iunie Marele Accelerator de Hadroni, pentru a începe implementarea unei revizii majore. Este vorba despre o oprire planificată necesară instalării unei noi tehnologii care să îmbunătățească activitatea în cel mai avansat accelerator de protoni din lume.
‘A fost o oprire planificată de CERN cu mult timp înainte. Acest moment marchează finalul celei de-a treia perioade (Run 3) de folosire a acceleratorului pentru preluarea de date. Din 2010 când LHC a produs primele date și până acum, acceleratorul de protoni și experimentele care înregistrează rezultatul ciocnirilor dintre ei nu s-au schimbat în mod major. Însă acum a sosit momentul pentru modernizări fundamentale, iar LHC va rămâne oprit până în 2030, timp în care vom renova atât acceleratorul cât și experimentele CMS și ATLAS, instalând tehnologii de ultimă oră pentru a construi cel mai avansat accelerator de protoni din lume de până acum. În această nouă eră, acceleratorul va fi numit HL-LHC (High-Luminosity Large Hadron Collider). Oprirea din 29 iunie este esențială pentru a desfășura aceste renovări. LHC constă într-un tunel circular de 27 de kilometri, aflat la 10 kilometri sub pământ la granița dintre Elveția și Franța. Aici accelerăm protoni, care sunt particule foarte mici din interiorul nucleului atomilor care formează materia, corpurile noastre, stelele etc. Când protonii au ajuns foarte aproape de viteza luminii, îi ciocnim pentru a studia ce alte particule se formează. Acestea lasă urme în experimentele precum CMS și ATLAS, care funcționează ca niște camere foto (doar că e ca și cum ar sorta din 40 de milioane de poze pe secundă). Astfel a fost descoperit de exemplu bosonul Higgs în 2012’, atrage atenția cercetătorul.
Tânăra face parte dintr-o echipă de peste 6.000 de cercetători, iar în următoarea perioadă, în care LHC este închis, va contribui la renovarea experimentul CMS de la CERN, pentru a face față viitoarei ere a acceleratorului de particule de înalta luminozitate (HL-LHC).
‘Contribuția mea va fi în renovarea experimentului CMS, care va trebui să facă față unei cantități de preluare a datelor nemaiîntâlnite până acum și să fie rezistent nivelelor înalte de radiație la care va fi supus. Voi participa la construirea unei componente din miezul detectorului, în care particulele lasă ‘o urmă’ de semnale electrice pe unde au trecut și voi contribui la crearea algoritmilor pe care îi vom folosi să reconstituim corect traiectoria particulelor prin detector. Proiectele pe care le desfășurăm aici sunt extrem de complexe și necesită mii de oameni. Doar la experimentul meu, CMS, suntem peste 6.000. Faptul că o instituție precum CERN există și că atâția oameni din atâtea țări diferite se unesc pentru a face un lucru important împreună, asta îmi menține optimismul că binele poate învinge într-o lume din ce în ce mai tulburată. Scopul proiectului de modernizare HL-LHC este de a crește numărul de coliziuni între protoni; cu cât avem mai multe astfel de date, cu atât cresc șansele să putem observa fenomene noi extrem de rare. Până acum, într-o coliziune intră două grupuri de câte 60 de protoni; vrem să creștem numărul acesta la 140-200. Alte aspecte ambițioase sunt din domeniul ingineriei electronice – vom folosi cabluri care transportă curent de intensități record – și al tehnologiilor de creare a vacuumului’, a precizat Cristina Alexe.
De-a lungul timpului, ea a organizat în liceele din județul Buzău sesiuni științifice cu elevii pentru a le dezvălui câteva dintre secretele și forțele care guvernează Universul, în speranța că vor deveni la rândul lor pasionați de fizică și cercetare. Celor interesați le recomandă de fiecare dată să se implice în proiecte sau să se alăture unor grupuri de voluntariat, demers pe care l-a realizat în trecut la Observatorul Astronomic ‘A. V. Urseanu’ din București.
‘Până acum, toate sesiunile pe care le-am ținut au fost în cadrul școlilor/liceelor și în forma curentă vorbesc despre știință, dar și despre legătura cu comunicarea, social media, orientarea profesională. O fac din simț civic și respect pentru generațiile viitoare (…) și cred că audiența apreciază asta, pentru că feedback-ul a fost mereu peste așteptările mele. La un moment dat am vorbit unui amfiteatru de 200 de elevi, nu o să uit niciodată cum au umplut sala de aplauze și au fluierat la final. Cu siguranță voi duce proiectele cu școlile din Buzău mai departe, iar acum încerc să duc proiectul într-un parteneriat interjudețean’, spune românca.
Prin modernizarea LHC și renovarea renovarea experimentului CMS de la CERN, doctorandul în fizica particulelor speră să obțină răspunsuri cu privire la materia întunecată, dar și date suplimentare cu privire la bosonul Higgs, o particulă elementară responsabilă pentru conferirea masei tuturor celorlalte particule din Univers. Supranumită și ‘particula lui Dumnezeu’, ea reprezintă cuanta câmpului Higgs, un câmp invizibil care străbate întreg spațiul și interacționează cu particulele pentru a le oferi masă. Rezultatele ar veni în întâmpinarea oamenilor de știință și s-ar alătura totodată celorlalte descoperiri pe care CERN le-a pus la dispoziția publicului.
‘Sunt nerăbdătoare să văd datele pe care le vom colecta în noua eră, căci din 2010 până acum am analizat doar 10% din tot ce va putea produce LHC până la închiderea sa în 2040. Cu atât de multe date, putem studia cu mare precizie bosonul Higgs și lecțiile pe care le are de spus despre Univers. Putem căuta procese extrem de rare prezise de Modelul Standard și putem căuta semnale complet noi, dar foarte slabe, care ar proveni din materia întunecată; știm din date astronomice că ea există, dar nu știm din ce este formată, pentru că până acum nicio particulă întunecată nu a fost descoperită. Un exemplu de la CERN, puțini știu că rețeaua World Wide Web (www), pe care cu toții am folosit-o pentru a intra pe internet, a fost inventată la CERN și, mai mult, a fost oferită pe gratis spre a fi folosită de umanitate. Asta e esența CERN, cercetarea fundamentală finanțată din bani publici generează tehnologii care îmbunătățesc viața oamenilor. Un alt exemplu actual este implicarea CERN în dezvoltarea terapiei de cancer pe bază de protoni, care are avantajul că ar elimina celulele canceroase fără a le afecta pe cele sănătoase așa mult comparativ cu metodele curente de radioterapie. Un alt impact pe care CERN îl are în societate este în educație. Toate rezultatele pe care le publicăm sunt oferite pe gratis, oricine le poate citi, și publicăm și articole care le explică pe înțelesul tuturor’, a conchis Cristina Alexe.
În următorii patru ani, componentele cheie ale acceleratorului de particule vor fi modernizate pentru a permite un număr semnificativ mai mare de coliziuni de protoni și pentru a explora mai în profunzime misterele Universului. Aparatul modernizat, cunoscut sub numele de HiLumi-LHC, este programat să intre în funcțiune în iunie 2030. ‘La revedere, LHC, îți mulțumim pentru toate coliziunile! Începem acum drumul către HiLumi LHC’, a transmis CERN într-un mesaj publicat pe pagina sa dedicată LHC, cu puțin timp înainte de oprirea dispozitivului.
Foto: Cristina Alexe
