De la liceu în Buzău, la CERN: povestea unei cercetătoare care ajută la modernizarea acceleratorului de particule de lângă Geneva /  ”Contribuţia mea va fi în renovarea experimentului CMS, care va trebui să facă faţă unei cantităţi de preluare a datelor nemaiîntâlnite până acum”

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

O româncă participă la renovarea CMS (Compact Muon Solenoid) şi construirea unei componente din miezul detectorului de particule construite pentru Large Hadron Collider (LHC) de la CERN, instalaţie ce funcţionează ca o cameră foto 3D uriaşă, capabilă să capteze până la 40 de milioane de coliziuni pe secundă, cu scopul de a studia fenomene fundamentale ale fizicii, inclusiv bosonul Higgs şi materia întunecată, transmite Agerpres.

Cristina Alexe a urmat cursurile Colegiul Naţional ‘B.P.Hasdeu’ Buzău, de-a lungul anilor de liceu fiind pasionată de fizică şi mediul înconjurător. Ulterior, a decis să îşi continue studiile la University of Manchester din Marea Britanie, cu un program combinat de licenţă şi master în fizică teoretică. În anul 2022 a început să studieze pentru teza de doctorat în domeniul fizicii particulelor, lucrare susţinută din fonduri europene la Scuola Normale Superiore di Pisa (Italia), momentul culminând cu intrarea sa în lumea cercetătorilor Organizaţiei Europeane pentru Cercetări Nucleare (CERN), care încearcă să desluşească modul în care a luat naştere Universul şi ce forţe guvernează materia.

„Legătura mea cu CERN a început în 2022, atunci am început doctoratul în fizica particulelor la Scuola Normale Superiore di Pisa (Italia) şi am devenit membru al experimentului CMS de la CERN. Mă ocup cu analiza datelor şi interpretarea lor pentru a afla informaţii despre Univers. Mai exact, împreună cu un grup internaţional de cercetători, am măsurat cât cântăreşte particula fundamentală pe nume bosonul W; este particula care face posibile interacţiunile nucleare. A-i măsura masa cu mare precizie înseamnă să punem la încercare cele mai bune explicaţii pe care teoreticienii le au despre cum funcţionează lumea mai mică decât un nucleu de atom, reprezentate matematic de Modelul Standard. Rezultatul a fost că, într-adevăr, Modelul Standard este corect în privinţa 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 ştiinţă şi cunoaştere, deci faptul că am ajuns să lucrez cu astfel de noţiuni e un vis împlinit”, a declarat, pentru AGERPRES, cercetătorul Cristina Andreea Alexe.

CERN din Geneva a oprit la sfârşitul 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 îmbunătăţească 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 şi până acum, acceleratorul de protoni şi 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 şi experimentele CMS şi 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 esenţială pentru a desfăşura aceste renovări. LHC constă într-un tunel circular de 27 de kilometri, aflat la 10 kilometri sub pământ la graniţa dintre Elveţia şi Franţa. 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 şi ATLAS, care funcţionează ca nişte camere foto (doar că e ca şi cum ar sorta din 40 de milioane de poze pe secundă). Astfel a fost descoperit de exemplu bosonul Higgs în 2012”, atrage atenţia 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 faţă viitoarei ere a acceleratorului de particule de înalta luminozitate (HL-LHC).

„Contribuţia mea va fi în renovarea experimentului CMS, care va trebui să facă faţă unei cantităţi de preluare a datelor nemaiîntâlnite până acum şi să fie rezistent nivelelor înalte de radiaţie 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 şi voi contribui la crearea algoritmilor pe care îi vom folosi să reconstituim corect traiectoria particulelor prin detector. Proiectele pe care le desfăşurăm aici sunt extrem de complexe şi necesită mii de oameni.

Doar la experimentul meu, CMS, suntem peste 6.000. Faptul că o instituţie precum CERN există şi că atâţia oameni din atâtea ţări diferite se unesc pentru a face un lucru important împreună, asta îmi menţine optimismul că binele poate învinge într-o lume din ce în ce mai tulburată. Scopul proiectului de modernizare HL-LHC este de a creşte numărul de coliziuni între protoni; cu cât avem mai multe astfel de date, cu atât cresc şansele să putem observa fenomene noi extrem de rare. Până acum, într-o coliziune intră două grupuri de câte 60 de protoni; vrem să creştem numărul acesta la 140-200. Alte aspecte ambiţioase sunt din domeniul ingineriei electronice – vom folosi cabluri care transportă curent de intensităţi record – şi al tehnologiilor de creare a vacuumului”, a precizat Cristina Alexe.

De-a lungul timpului, ea a organizat în liceele din judeţul Buzău sesiuni ştiinţifice cu elevii pentru a le dezvălui câteva dintre secretele şi forţele care guvernează Universul, în speranţa că vor deveni la rândul lor pasionaţi de fizică şi cercetare. Celor interesaţi 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 Bucureşti.

„Până acum, toate sesiunile pe care le-am ţinut au fost în cadrul şcolilor/liceelor şi în forma curentă vorbesc despre ştiinţă, dar şi despre legătura cu comunicarea, social media, orientarea profesională. O fac din simţ civic şi respect pentru generaţiile viitoare (…) şi cred că audienţa apreciază asta, pentru că feedback-ul a fost mereu peste aşteptările mele. La un moment dat am vorbit unui amfiteatru de 200 de elevi, nu o să uit niciodată cum au umplut sala de aplauze şi au fluierat la final. Cu siguranţă voi duce proiectele cu şcolile din Buzău mai departe, iar acum încerc să duc proiectul într-un parteneriat interjudeţean”, spune românca.

Prin modernizarea LHC şi renovarea renovarea experimentului CMS de la CERN, doctorandul în fizica particulelor speră să obţină răspunsuri cu privire la materia întunecată, dar şi date suplimentare cu privire la bosonul Higgs, o particulă elementară responsabilă pentru conferirea masei tuturor celorlalte particule din Univers. Supranumită şi ‘particula lui Dumnezeu’, ea reprezintă cuanta câmpului Higgs, un câmp invizibil care străbate întreg spaţiul şi interacţionează cu particulele pentru a le oferi masă. Rezultatele ar veni în întâmpinarea oamenilor de ştiinţă şi s-ar alătura totodată celorlalte descoperiri pe care CERN le-a pus la dispoziţia 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 şi lecţiile pe care le are de spus despre Univers.

Putem căuta procese extrem de rare prezise de Modelul Standard şi putem căuta semnale complet noi, dar foarte slabe, care ar proveni din materia întunecată; ştim din date astronomice că ea există, dar nu ştim din ce este formată, pentru că până acum nicio particulă întunecată nu a fost descoperită. Un exemplu de la CERN, puţini ştiu că reţeaua World Wide Web (www), pe care cu toţii am folosit-o pentru a intra pe internet, a fost inventată la CERN şi, mai mult, a fost oferită pe gratis spre a fi folosită de umanitate.

Asta e esenţa CERN, cercetarea fundamentală finanţată din bani publici generează tehnologii care îmbunătăţesc viaţa 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 aşa mult comparativ cu metodele curente de radioterapie. Un alt impact pe care CERN îl are în societate este în educaţie. Toate rezultatele pe care le publicăm sunt oferite pe gratis, oricine le poate citi, şi publicăm şi articole care le explică pe înţelesul 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 şi pentru a explora mai în profunzime misterele Universului. Aparatul modernizat, cunoscut sub numele de HiLumi-LHC, este programat să intre în funcţiune în iunie 2030. „La revedere, LHC, îţi mulţumim pentru toate coliziunile! Începem acum drumul către HiLumi LHC”, a transmis CERN într-un mesaj publicat pe pagina sa dedicată LHC, cu puţin timp înainte de oprirea dispozitivului.