Clubul Fizica Particulelor!

Revolutia din fizica particulelor este si pentru tine!

Fizica particulelor elementare este domeniul fizicii care studiaza cele mai mici componente ale materiei (particulele subatomice) si interactiile lor. Noi, un grup de studenti si elevi ai Clubului Fizica Particulelor, am construit un portal internet gratuit de explicatii, simplu si pe romaneste, a misterelor acestui domeniu pe cale de a trai o revolutie. Pentru inceput, prezentam mai ales articole care sunt traduse din reviste de popularizare americane si franceze, dar portalul ofera insa si alte atractii si este in continua crestere!

Va invitam sa ne vizitati la http://fizicaparticulelor.ro

Misterele fizicii particulelor

Teoria actuala a particulelor elementare, numita Modelul Standard, a fost construita acum aproximativ patru zeci de ani si este sustinuta de toate experimentele efectuate la coliziuni de particule in acceleratoare, cat si de studiul prin telescoape a particulelor energetice ce provin din Cosmos. Totusi, fizicienii simt ca Modelul Standard nu exprima tot adevarul, de vreme ce exista inca mistere profunde neexplicate. Noi experimente tot mai precise testeaza mereu Modelul Standard, atat in coliziuni de particule la acceleratoare de particule tot mai energetice, cat si prin grupuri tot mai mari de telescoape. O revolutie a avut deja loc in cosmologie, care s-a transformat din un domeniu filosofic intr-unul experimental. Dupa cum vei constata pe portalul nostru, Universul Mic (la scala subatomica) si Universul Mare (la scala cosmologica) sunt strans interconectate si fizica particulelor impreuna cu astrofizica si cosmologia ne ajuta la intelegerea mai buna a intregului Univers. Dar care sunt cateva din marile mistere ale fizicii particulelor?

1. Ce ofera masa particulelor?

Modelul Standard explica cu succes cum particulele elementare interactioneaza intre ele, transformandu-se una in alta, dar cere ca acestea sa abia masa zero. Dar dumneavoastra cantariti! Asadar si particulele elementare ce va compun ar trebui sa abia masa! Mecanismul care permite acest lucru, propus tot in urma cu aproximativ patruzeci de ani de Peter Higgs, prezice existenta inca unei particule elementare, bosonul Higgs. Dupa patru decenii de cautari, particula Higgs nu a fost inca descoperita. Insa fizicienii sunt siguri ca in cam cinci ani de acum, datorita finalizarii construirii acceleratorului Large Hadron Collider de la CERN, Geneva, ori se va descoperi bosonul Higgs, caz in care teoria actuala va fi inca si mai solida, ori se va descoperi ca bosonul Higgs nu exista, caz tot la fel de interesant, caci teoreticienii vor trebui apoi sa gaseasca o teorie cu totul noua. Oricare din variante va antrena o revolutie in fizica particulelor! Este atat de fundamental ca particulele elementare sa aiba masa (deci inertie: la o anumita forta, cu cat masa este mai mare, cu cat acceleratia este mai mica), incat bosonul Higgs a fost numit "particula lui Dumnezeu"! [Pentru a afla mai multe: bosonul Higgs, problema masei, acceleratorul Large Hadron Collider.]

2. Unde a disparut antimateria?

Daca Universul a fost inzestrat la momentul Big Bang-ului cu cantitati egale de materie si antimaterie, antimateria avand aceeasi masa cu materia si sarcina electrica opusa materiei, unde a disparut antimateria? Fizicienii au descoperit ca intr-adevar Natura distinge intre materie si antimaterie, dar nu atat de mult cat sa explice disparitia antimateriei cu totul. In general, materia si antimateria sunt produse in perechi. Daca o persoana din materie s-ar intalni cu fratele geaman format din antimaterie, s-ar produce o explozie urmata de emise de lumina foarte intensa. Dar nu vedem acestea in Univers si intregul Univers vizil pare format doar din materie. Unde a disparut asadar antimateria? [Pentru a afla mai multe: antimateria.]

3. Revolutia din cosmologie aduce noi mistere!

a) Se stia de la Hubble din anii 1930 ca Universul este in expansiune, dar fizicienii se astaptau la o expansiune din ce in ce mai inceata, asemenea cazului unui mar care aruncat in sus urca din ce in ce mai incet. Dar spre consternarea fizicienilor, imediat dupa Revolutia Romana, experimentele au aratat ca Universul este intr-adevar in o expansiune, dar accelerata (ca si cum marul ar fi din fier si ar fi atras in sus de un magnet foarte puternic). Fizicienii au numit repede aceasta forta antigravitationala "energie intunecata" reprezinta aproximativ 70% din tot ce exista in Univers! Atat de mult! Dar ce este aceasta energie intunecata?

b) Tot experimental s-au masurat precis traiectoriile a mii de stele din galaxia noastra, observandu-se ca acestea nu se misca asa cum prezice teoria gravitationala actuala, conform masei estimate galaxiei prin masurarea masei corpurile luminoase, precum stelele, ce poarta aproape masa intregii galaxii (de exemplu, masa Soarelui reprezinta peste 99% din masa intregului nostru sistem solar). Fizicienii au conchis asadar ca existe mase mari de materie, numai ca acestea nu se vad pentru ca nu emit lumina. Acest tip de materie a fost numita "materia intunecata", reprezinta aproximativ 25% de tot ce exista in Univers si este diferita de materia obisnuita, din care sunteti creati dumneavoastra, tot ce e pe Terra, in Soare si in restul stelelor si care ocupa abia 5% din Univers! Din ce este formata materia intunecata? Stim doar ca este masiva (din nou problema masei!) si nu interactioneaza decat gravitational cu materia obisnuita. Existe modele de fizica dincolo de Modelul Standard, precum teoria supersimetrica, ce prezic existenta a astfel de particule candidate pentru materia intunecata. Fizicienii spera sa le descopere la acceleratorul Large Hadron Collider in anii urmatori.

[Pentru a afla mai multe: energia intunecata, materia intuencata, reteta Universului, Ascultand soaptele energiei intunecate, In cautarea energiei intunecate, experimentul Sloan Digital Sky Survey]

Romania participa si ea la Large Hadron Collider!

E demn de remarcat ca desi Romania nu este inca membra CERN, tara noastra va participa la trei din cele patru experimente ce se vor desfasura la acceleratorul Large Hadron Collider. Acolo fizicienii spera sa testeze si alte idei nastrusnice de fizica dincolo de teoria actuala, precum teoria corzilor din care ar fi create toate particulele subatomice [afla mai multe], sau dimensiuni suplimentare [afla mai multe].

Pana atunci insa, fizicienii duc lupta aceasta la acceletatorul actualmente cel mai puternic din lume, acceleratorul Tevatron de langa Chicago, SUA. Timp de doua decenii, Tevatron-ul a produs numeroase descoperiri si rezultate de exceptie [afla mai multe], mai ales descoperirea si studiului cuarcului top, cea mai masiva, ba inca de departe, din toate particulele elementare cunoscute pana acum [afla mai multe]. De asemenea, telescoape tot mai mari sunt construite pentru a studia particulele elementare foarte energetice venite din Cosmos [afla mai multe: despre radiatia cosmica, Las' sa ploua cu particule cosmice!.]

Fizica particulelor are aplicatii si in medicina!

Stiati ca cel mai precis bisturiu pentru tratarea cancerului este oferit de fizica particulelor prin fasciculele de protonoi sau nuclee usoare? [afla mai multe: protonoterapia, Ciclotroane in tratamentul cancerului]. Fizicienii se straduiesc ca acceleratoarele de particule energetice, acum de dimensiuni precum ale unui stadion de fotbal, sa devina tot mai mici, pentru a putea fi construite in fiecare spital.

Stiati ca tehnici de fotografii medicale (neinvazive) precum, scanuri CT, tomografii prin emisie de pozitroni, studiul bolii Alzheimer, se efectueaza folosind proprietatilor acestor cele mai mici componente ale materiei? [afla mai multe]

Va asteptam!

Va invitam sa incepeti cu articolul acesta de sinteza al teoriei actuale a fizicii particulelor, Modelul Standard, cu reusitele si nereusitele sale.

Vreti sa va implicati? Avem nevoie de voluntari, in special elevi sau studenti, care sa ne ajute la traducerea altor materiale foarte interesante precum acestia. Iar doamnelor si domnilor profesori le multumim pentru facerea acestui portal cunoscut elevilor dumnealor.

Lectura placuta!
http://fizicaparticulelor.ro