Zeci de oameni de stiinta de la Institutul de Stiinte Spatiale si Institutul National de Fizica si Inginerie Nucleara “Horia Hulubei” fac naveta intre Bucuresti si Geneva

Articolul face parte dintr-o serie despre contributia romanilor la Acceleratorul de particule de la Geneva si descoperirea particulei lui Dumnezeu.

In cantina zgomotoasa a Acceleratorului de particule de la Geneva, dr. Mihai Petrovici isi strange echipa. Are cercetatori cu 20 de ani de experienta, dar si tineri inca la master. Vor sa toace marunt concluziile la care au ajuns inainte sa le prezinte colegilor straini veniti la intalnirea experimentului ALICE, unul dintre cele mai dificile din lume.

“Am reusit sa devenim vizibili si competitivi prin realizarile pe care le-am avut acasa la Magurele, in departamentul nostru”, spune dr. Petrovici, care isi imparte viata intre Acceleratorul de langa Geneva si Institutul de Fizica si Inginerie Nucleara “Horia Hulubei” de langa Bucuresti.

Scopul detectorului ALICE, o masinarie subterata de 10.000 de tone, este sa simuleze crearea lumii, acea explozie numita Big Bang care s-ar fi produs cu 13,7 miliarde de ani in urma. Inainte de ea n-au fost nici oameni, nici planete si nici stele. De fapt, n-a existat nici timp, nici spatiu. N-a fost nimic. Iar acel nimic a explodat si a format totul.

Echipa IFIN H.H.: cercetatorii Cristian Andrei, Amalia Pop, Madalina Tarzila, Ionela Berceanu, Mihai Petrovici

4 miliarde de grade Celsius

Detectorul ALICE e la 100 m sub pamant, intr-unul dintre punctele tunelului urias de 27 km. Iar reteta pentru clonarea inceputurilor lumii inseamna ciocnirea unor ioni de plumb care zboara cu viteza luminii. “Spre deosebire de ce facem noi aici, energia la Big Bang a fost mult mai mare, ca o dinamita. La noi, materia pe care o ciocnim este foarte mica”, spune dr. Petrovici. 

Dupa ce ionii de plumb se izbesc unii de altii se produce o materie foarte fierbinte. Cercetatorii au masurat, de fapt, aici cea mai mare temperatura creata vreodata pe pamant: 4 miliarde de grade Celsius, de 250.000 de ori mai fierbinte decat miezul Soarelui. 

Sa vezi o copie a Big Bangului, nu e ca si cum ai privi ceva la microscop. Ciocnirile sunt mult prea mici mult prea scurte ca sa poata fi vazute. “Ce ajung in detectorii nostri sunt particulele finale. Si ingeniozitatea e ca din particulele finale, sa reusim sa construim proprietatile obiectului care a fost inainte”, spune dr. Mihai Petrovici.

Imediat dupa Big Bang, totul ar fi fost energie pura. Apoi, din aceasta energie ar fi aparut un fel de supa fierbinte care a dus la nasterea atomilor, pana la urma. Exact aceasta supa, numita stiintific plasma de quarci si gluoni, este unul dintre cele mai mari mistere ale Universului. Quarcii sunt cei care formeaza protonii si neutronii, componentele nucleului atomilor, iar gluonii sunt particule care ii tin lipiti.

Ingineri lucrand la detectorul ALICE. Foto: cern.ch

“La ALICE se cauta caracteristicile quarcilor si gluonilor”, spune cercetatoarea Andrea Danu de la Institutul de Stiinte Spatiale de la Magurele. Si ea face naveta Bucuresti-Geneva, precum dr. Petrovici. “Experimentele care se fac aici sunt foarte apropiate de Universul timpuriu, cand a avut loc Big Bangul. In urma acestei explozii s-a format plasma de quarci si gluoni, apoi s-a facut tranzitia la materie hadronica si apoi s-au format atomii, galaxiile si Universul nostru. Ca sa putem obtine informatii despre ceea ce s-a intamplat dupa Big Bang, s-au construit aceste acceleratoare de particule”, spune dr. Danu. 

Cercetatoarea Andrea Danu de la Institutul de Stiinte Spatiale, in caverna detectorului ALICE

Tanara cercetatoare isi petrece 3-4 luni pe an la Geneva, insa lucreaza si de acasa din Romania pentru experiment. A terminat Facultatea de Fizica a Universitatii Bucuresti, tot acolo si-a facut si masteratul, iar de curand este mandra posesoare a titlului de doctor in fizica.

 

Unde a disparut antimateria?

In caldura intensa a Big Bangului, materia a aparut din energie pura. Dar pentru fiecare particula de materie creata, a aparut si una de antimaterie, un fel de frate vitreg care are toate caracteristicile la fel, mai putin sarcina electrica. Electronul are drept antiparticula pozitronul. Cand cei doi se ciocnesc, se anihileaza. De existenta pozitronilor s-a vorbit prima data in 1928, iar astazi ii folosim constant in spitale, la tomografii. Cu ajutorul lor putem vedea suprafetele active din creierul uman.

In primele momente din existenta Universului, materia si antimateria au fost create in cantitati egale. Apoi, la foarte scurt timp, nu se stie din ce cauza, aproape toata antimateria a disparut, impreuna cu o cantitate mare de materie. Din faramele care au mai ramas s-au creat galaxiile, planetele si oamenii. 

Ce s-a intamplat cu antimateria? Oamenii de stiinta de la CERN se straduiesc sa afle. “Asimetria dintre materie si antimaterie este unul dintre cele mai mari mistere ale formarii Universului”, spune dr. Andrea Danu.

 

Una dintre tarile cel mai active in experiment

Romania va fi, pana anul viitor, tara candidata la CERN, institutia-mama a Acceleratorului de particule de la Geneva. Insa cei 40 de cercetatori romani din ALICE sunt tratati ca si cum ar fi membri cu drepturi depline. 

“Noi in particular am intrat in colaborare in 1999. Am fost acceptati datorita istoriei pe care o avem. Am facut experimente la scara mai mica realizate complet in institut si pe urma am mers cu ele la acceleratoare mari din strainatate. Pe baza acestui CV, in 1999 am fost primiti in ALICE”, spune dr. Petrovici.

Echipa condusa de dr. Petrovici este una dintre cele mai active din intreg experimentul. La timpul de analiza a datelor experimentale nu sunt intrecuti decat de CERN, de un un grup din Germania si de altul din Italia. 

Insa romanii vin si cu idei noi de experimente. “Noi am avut o propunere specifica de tip de fizica pe care vrem sa o studiem la ALICE. Noi am propus subiectul. ALICE este un experiment facut sa studieze ciocniri de ioni grei. Partea frumoasa este ca noi punem in evidenta acelasi fenomen cand interactioneaza protonul cu protonul”, spune cercetatorul. Romania a contribuit si la construirea unei parti deosebit de importante a experimentului, o componenta esentiala din ALICE, Transition Radiation Detector. 

Macheta a detectorului ALICE expusa intr-una dintre cladirile CERN

Madalina Tarzila, masteranda de 24 de ani, cel mai tanar membru din echipa romaneasca, spune ca a fost avertizata de la inceput in ce se baga: “Mi s-a spus: la Petrovici daca mergi, trebuie sa tragi”. A venit in practica, a muncit si i s-a oferit sansa sa ramana in institut. 

Din pacate, studentii care vin la Magurele fac totul pe banii lor. “Nu putem sa le oferim ceva nici pentru masa sau pentru transport”, spune dr. Petrovici. In fiecare an vin 5-6 tineri care isi incearca norocul, iar unul sau doi trec testul si raman. Dr. Petrovici spune ca cercetarea e un domeniu in care ai nevoie de dotare de la natura, “dar trebuie sa si transpiri. Momentele de satisfactie deosebita sunt putine si vin dupa multa munca.”