85% din materia din univers e un mister.
Nu știm din ce e făcută, de asta e numită materie întunecată.
Dar știm că există deoarece putem să observăm atracția ei gravitațională
asupra galaxiilor și a altor obiecte celeste.
Încă nu am reușit să o studiem direct,
dar oamenii de știință cred că putem să o creăm
în cel mai puternic accelerator de particule din lume.
Și anume, Large Hardon Collider, sau LHC, care are 27 de kilometri lungime,
din Geneva, Elveția.
Dar cum funcționează?
În LHC, doi protoni se mișcă în direcții opuse
aproape cu viteza luminii.
În cele patru puncte de coliziune, aceștia se lovesc unul de celălalt.
Protonii sunt compuși din quarci și gluoni.
De cele mai multe ori, protonii trec unul prin celălalt
fără vreun rezultat.
Totuși, o dată la un milion de coliziuni,
două componente se ciocnesc atât de violent,
încât o mare parte a energiei coliziunii e eliberată,
producând astfel mii de particule noi.
Doar prin astfel de coliziuni pot fi create particulele masive
precum materia întunecată.
Punctele de coliziune sunt înconjurate de detectoare
care conțin 100 de milioane de senzori.
Exact ca o cameră tridimensională,
acestea strâng informații despre noile particule,
precum traiectoria,
încărcătura electrică,
și energia lor.
Odată procesate, computerele pot transforma coliziunea în imagine.
Fiecare linie e traiectoria unei particule,
iar fiecare tip de particulă are o anumită culoare.
Aceste date îi ajută pe oamenii de știință să își dea seama
ce sunt aceste particule,
cum ar fi fotonii și electronii.
Detectoarele fac poze la aproximativ un miliard de coliziuni pe secundă
pentru a găsi semne ale unor particule masive extrem de rare.
Pentru a fi și mai dificil,
particulele pe care le căutăm s-ar putea să fie instabile
și să se descompună în particule cunoscute înainte de a ajunge la senzori.
De exemplu, bosonul Higgs,
o particulă teoretică care a fost descoperită în 2012.
Șansele ca o coliziune să producă bosonul Higgs sunt de una la 10 miliarde,
și durează doar o fracțiune de secundă
înainte de a se descompune.
Însă oamenii de știință au creat modele teoretice pentru a-i ajuta.
În cazul bosonului Higgs, ei cred că acesta se descompune în doi fotoni.
De aceea la început au examinat doar cazurile cu energie imensă
și care includeau doi fotoni.
Dar există o problemă.
Sunt nenumărate interacțiuni între particule
care pot produce doi fotoni.
Deci cum diferențiem bosonul Higgs de celelalte?
Răspunsul e masa.
Informația adunată de detectoare îi ajută pe oamenii de știință
să determine masa elementelor care au produs cei doi fotoni.
Pun valoarea masei într-un grafic
și apoi repetă acest proces pentru toate evenimentele cu doi fotoni.
Majoritatea acestor evenimente sunt doar observații la întâmplare
pe care oamenii de știință le numesc evenimente de fond.
Dar atunci când un boson Higgs e creat și se descompune în doi fotoni,
masa are întotdeauna aceeași valoare.
Astfel, indicatorul bosonului Higgs
ar fi o mică protuberanță deasupra evenimentului de fond.
E nevoie de miliarde de încercări înainte să apară o astfel de protuberanță,
și rezultatul e considerat important
doar dacă acea protuberanță devine mult mai înaltă ca evenimentul de fond.
În cazul bosonului Higgs,
oamenii de știință de la LHC au dezvăluit un rezultat revoluționar
când exista doar o șansă la 3 milioane
ca această protuberanță să apară din întâmplare.
Să ne întoarcem la materia întunecată.
Dacă protonii LHC au destulă energie pentru a o produce,
ar fi o întâmplare și mai rară decât bosonul Higgs.
E nevoie de cvadrilioane de coliziuni combinate cu modele teoretice
doar pentru a începe căutarea.
Asta are loc acum la LHC.
Prin generarea multor date,
sperăm să găsim mai multe protuberanțe în grafice
care vor servi ca dovadă a unor particule necunoscute, cum ar fi materia întunecată.
Poate ce vom găsi nu va fi materia întunecată,
însă altceva
care va remodela felul în care înțelegem universul.
Asta e partea distractivă.
Nu știm ce vom descoperi.