Article:

TdC: Com es detecta una nova partícula al CERN? Adrià Salvador Salas (CERN)

09-04-2022 Dolors Pujol

Museu Darder de Banyoles. Dissabte 9 d'abril de 2022. 19h.
Adrià Salvador Salas. CERN.
Aquest dissabte, hem tingut l’oportunitat d’escoltar el físic Adrià Salvador, que ens ha explicat en què consisteix la seva recerca al CERN, el laboratori de física de partícules més gran del món.
Amb l’experiment de Thomson dels raigs catòdics, i el de la làmina d’or de Rutherford, ja va quedar demostrat que els àtoms, aquests constituents de la matèria, contenen partícules en el seu interior: un nucli amb protons i neutrons, i una escorça amb electrons. Amb la revolució quàntica de Planck, Einstein, Bohr, de Broglie i la matemàtica d’Schrödinger, podem entendre que aquestes partícules tenen una naturalesa dual (ona-corpuscle) i que no podem situar-les en un determinat lloc de l’espai sinó que estan en un camp quàntic i és quan es fa l’observació, que pren valor i sentit, la seva posició.
Els experiments de l’època, consistien en bombardejar materials amb elements radioactius. En les anomenades Cambres de bombolles, que contenien un gas saturat en un camp magnètic, es podien observar els recorreguts de les partícules a causa de les interaccions entre elles. Tots aquests experiments, van donar lloc a un zoo de partícules, que va portar a la seva classificació i a la predicció de noves partícules per part de Gell-Mann. I efectivament, es descobriren els quarks, que juntament amb els leptons, formen la matèria. Els quarks més lleugers, l’up i el down, són els més estables i s’agrupen de tres en tres formant els protons i els neutrons. L’altre constituent bàsic de la matèria, els electrons, són leptons. I en aquest món de partícules subatòmiques, és on entren en joc la força electromagnètica, la força nuclear feble i la nuclear forta.
Amb tot aquests coneixements, els científics del CERN intenten detectar noves partícules. I ho fan seguint 3 passos:
1. Produir les partícules
2. Detectar-les
3. Analitzar les dades
L’estudi de partícules que no existeixen a la natura, implica el fet que primer s’hagin de generar. La producció de partícules es fa mitjançant els grans acceleradors de partícules, on es fan xocar feixos de protons, guiats a través de potents electroimants, de manera que es concentra l’energia en un sol punt, el de l’impacte. L’energia en el punt de la col·lisió arriba a 13 TeV i es poden generar 40 milions de col·lisions cada segon. Per analitzar tots aquests impactes, l’LHC ( el Gran Col·lisionador d’hadrons) compta amb 4 detectors: l’ALICE, que estudia el plasma quark, els primers moments després del Big Bang; l’LHCb, que està especialitzat en el quark bottom, i l’ATLAS i el CMS, que tenen uns propòsits més generals.
I centrant-nos en l’ATLAS, l’aparell toroïdal de l’LHC, el seu disseny format per capes, li permet tenir diferents sub-detectors i mesurar el major interval possible d’energies. Amb això es pretén que sigui quin sigui el procés produït o les partícules generades, l’ATLAS sigui capaç de detectar-les i mesurar les seves propietats. Analitzant les dades de repeticions continuades de l’experiment, s’ha observat que la possible presència d’un bosó de Higgs va lligada a l’emissió de dos fotons. Aquest fet s’aprofita per mesurar la quantitat de vegades que la col·lisió que origina un fotó-fotó, té lloc a un determinat rang d’energies, i quan s’obté una anomalia en l’estadística…és quan es té l’indicador de la presència d’una nova partícula.
La xerrada ha estat molt interessant i ha comptat amb la presència d’un nombrós públic, molt encuriosit amb les explicacions del físic banyolí. Desitgem molta sort i molt d’encert a l’Adrià en l’estudi de la física de partícules i li volem donar les gràcies per la seva presència a les Tardes de Ciència.

[Enllaç1]