Col·lisionador

A LA RECERCA DE PARTÍCULES!

per David Llorca

Comença un nou període de funcionament del Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) de Ginebra. Però, què s’investiga allà? Intentarem conèixer els seus secrets en aquest article.

1. Què és el Gran Col·lisionador?

Abans de l’estiu de 2015 es posarà novament en funcionament el Gran Col·lisionador d’Hadrons de Ginebra. Es tracta d’una instal·lació formada per un anell subterrani de 27 km de perímetre. En aquest es fan circular a tota velocitat dos feixos de protons, en sentit contrari un de l’altre, fins que xoquen. En el xoc es produeixen partícules que permeten saber com és l’àtom i com està format.

El Gran Col·lisionador de Ginebra. Font CERN

Per entendre el funcionament del col·lisionador anem a imaginar que tenim una carpeta plena d’apunts. La carpeta està tancada i no hi ha manera d’obrir-la. Intuïm que a dins hi ha alguna cosa, però no sabem què. La carpeta seria el nostre àtom i els apunts les partícules subatòmiques. La nostra intuïció serien les teories físiques.

Si volem saber quins apunts hi ha, podem llençar a tota velocitat la carpeta i fer-la estavellar contra la paret d’una habitació. La carpeta s’obrirà, almenys parcialment, i alguns fulls sortiran volant. Els agafarem i els llegirem i d’aquesta manera podrem saber quins apunts tenim o, si més no, tenir una idea aproximada de què parlen i, per tant, comprovar si les nostres teories físiques són o no correctes.

Al CERN es produeixen xocs entre partícules

2. El que sabem fins ara: la teoria estàndard

Gràcies als experiments que s’han fet fins ara hem après moltes coses sobre els “apunts”. La classificació de partícules que han fet els físics es coneix amb el nom de “Teoria Estàndard”. Existeixen bàsicament dos tipus de partícules: els fermions i els bosons.

El model clàssic d'atom. Un nucli amb protons positius (blau) i neutrons sense càrrega (vermellós). Al voltant giren els electrons negatius (negre)

Els fermions: Són les partícules que formen part de la matèria ordinària. Hi trobem els electrons, protons i neutrons i d’altres partícules. En el cas de la carpeta serien els nostres fulls que formen part dels apunts.

Els bosons: Són partícules que fan que els fermions interactuin entre ells. Hi trobem els fotons i bosons. Són els responsables de les interaccions bàsiques (veure article “Equacions de proporcionalitat i Física. Part 1” de la Judit Sánchez i l’Alba Subirats). És difícil trobar una analogia a la nostra carpeta, però podríem pensar que es tracta de les forces que permeten trobar els apunts als classificadors de la carpeta ben posadets.

3. El que volem descobrir.

La teoria estàndard ens dóna una descripció excel·lent del món atòmic però queden moltes incògnites:

1. No s’ha trobat el bosó responsable de la interacció gravitatòria i, per tant, no s’ha pogut fer una teoria de la unificació. En el cas de la carpeta, no hem trobat l’origen de la força que manté els apunts als classificadors.
2. No sabem per què les partícules tenen la massa que tenen. Al cas de la carpeta, per què els apunts de Natus tenen més fulls que els de Mates?
3. Totes les partícules tenen la seves antipartícules. Entre elles s’aniquil·len. Com és que trobem llavors matèria? O dit d’una altra manera, si existeixen tisores per tallar els apunts, per què no els tallen i desapareixen?
4. Existeix la matèria fosca? Quines partícules són responsables de la mateixa? Si mesurem les forces gravitatòries de l’Univers, no es correspon amb la massa que existeix. On està la massa què falta? En el cas de la carpeta la mesura del seu pes i dels seus apunts junts és més gran que la que caldria esperar als apunts que tenim . Això fa pensar en l’existència d’uns apunts “invisibles”, que correspondrien a aquesta matèria

Així, doncs, esperarem els resultats que ens deparen els experiments del gran col·lisionador...

Per a saber-ne més:

Pàgina del CERN: http://home.web.cern.ch/