Nowe zadanie Wielkiego Zderzacza Hadronów to jednocześnie największe wyzwanie jakie ma przed sobą fizyka

Artykuł/Nauka 30.03.2015
Nowe zadanie Wielkiego Zderzacza Hadronów to jednocześnie największe wyzwanie jakie ma przed sobą fizyka

Potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa zostało (słusznie) okrzyknięte jednym z największych odkryć XXI wieku. Przypomnijmy, że to dzięki jego istnieniu powstaje pole Higgsa – które zapewnia, w uproszczeniu, masę innych cząstek. Odkrycie to zostało prawie jednogłośnie uznane za jedno z najważniejszych odkryć w historii fizyki, i z faktem jego dokonania związane jest również przyznanie Nagrody Nobla z fizyki w 2013 roku.

Bozon Higgsa został zaobserwowany dzięki eksperymentom przeprowadzanym w Wielkim Zderzaczu Hadronów (Large Hadron Collider – LHC). To osiągnięcie oznaczało również koniec pierwszej rundy badań przeprowadzanych za pomocą LHC. Od czasu wielkiego odkrycia w 2012 roku LHC przebywał w stanie częściowego uśpienia.

Jednak pod koniec marca zostanie ponownie przebudzony. Zderzacz jest ogromnym instrumentem naukowym i nie będzie działał od razu od momentu włączenia. Przewiduje się, że włączanie wszystkich jego komponentów zajmie około dwóch miesięcy.

IDL TIFF file
Soczewka grawitacyjna ciemnej materii

Włączony zostanie, aby tym razem zająć się jednym z największych wyzwań jakie ma przed sobą fizyka. To wyzwanie to zaobserwowanie istnienia ciemnej materii.

Dlaczego to takie istotne? Dlatego, że prawdopodobnie ciemna materia jest jednym z głównych budulców naszego Wszechświata, a wciąż nie wiemy o niej nic. To z niej, niewidzialnej i nieznanej materii, jest zbudowane 26,8% masy kosmosu. Skąd wiemy, że tam jest? Bo w obiektach które obserwujemy brakuje tyle właśnie masy – obserwujemy więc jej oddziaływanie grawitacyjne.

Istnieją również inne dane obserwacyjne – na przykład zaobserwowaliśmy soczewkę grawitacyjną (grawitacyjne zakrzywienie toru światła) spowodowaną niewidzialną masą.

darkmatter
Podział energii we Wszechświecie według pomiarów sondy Planck z marca 2013 roku (Wikipedia)

Wszystko zaczęło się w 1933 roku, kiedy to mieszkający w USA szwajcarski astronom Fritz Zwicky zauważył, że w gromadzie Coma niektóre z galaktyk poruszają się szybciej niż wynikałoby to z wyliczonego oddziaływania grawitacyjnego. A jednak coś je przyciągało. Założył więc, że większość tej masy musi być niewidzialna – i ochrzcił ją ciemną materią (dark matter).

Sęk w tym, że cząstki mrocznej materii (zakładamy, że też musi być zbudowana z jakiegoś rodzaju cząstek), nie wchodzą w interakcję z niczym, co umiemy zaobserwować.

Takie właśnie założenie przyświeca naukowcom rozpoczynającym badania nad tym tajemniczym rodzajem materii za pomocą Zderzacza Hadronów – skoro przy zderzaniu cząstek z ogromną prędkością (to właśnie główna umiejętność LHC), potrafimy wytworzyć najróżniejsze rodzaje innych cząstek, być może któraś z nich będzie tą właśnie hipotetyczną cząstką mrocznej materii. Prawdopodobnie nie będziemy w stanie zaobserwować jej bezpośrednio, będziemy w stanie wydedukować jej istnienie na podstawie cząstki zwykłej materii.

Mroczna energia i mroczna materia stanowią kolejny istotny element kosmicznej układanki – bez niej brakuje galaktykom masy. Eksperymentalne potwierdzenie jej istnienia będzie stanowić wielki krok do zbudowania lepszego modelu naszego wszechświata.

* Grafika główna pochodzi ze zbiorów CERN.

Musisz przeczytać:

Dołącz do dyskusji

MAŁO? CZYTAJ KOLEJNY WPIS...

MAŁO? CZYTAJ KOLEJNY WPIS...

Advertisement