Dispozitivul capabil să dezvăluie începuturile cosmosului
În Laboratorul Subteran Canfranc (LSC), situat în nordul Spaniei, o echipă internațională de cercetători explorează enigmele materiei întunecate și încearcă să răspundă la întrebarea fundamentală: de ce suntem noi aici? Această întrebare vizează originea universului și natura existenței sale.
Universul cunoscut este compus din atomi, care la rândul lor sunt formați din protoni, neutroni și electroni. Aceste particule constituie materia, având și un echivalent opus: antiparticulele. De exemplu, antiparticula electronului este pozitronul, ce are o sarcină electrică pozitivă. O altă particulă fascinantă pentru oamenii de știință este neutrino, o particulă care nu interacționează aproape deloc cu materia și care nu are sarcină electrică. Neutrinii sunt neutri, ceea ce le permite să fie atât materie, cât și antimaterie simultan.
„În descrierea naturii oferite de mecanica cuantică, când un lucru este imposibil de distins de altul, el este ambele lucruri în același timp”, a explicat Carlos Pena, directorul laboratorului. Oamenii de știință de la LSC construiesc o mașinărie menită să determine dacă neutrinii pot fi, într-adevăr, materie și antimaterie în același timp.
Laboratorul Subteran Canfranc este unul dintre cele patru laboratoare similare din Europa, alături de cele din SUA, Canada, Coreea de Sud și Japonia. LSC cuprinde mai multe încăperi de experimente. Unele dintre acestea se concentrează pe detectarea particulelor masive care interacționează slab (WIMP), iar altele pe identificarea axionilor, posibile particule de materie întunecată. În plus, un laborator de biologie din cadrul complexului studiază efectele radiației cosmice asupra organismelor vii.
Deasupra LSC se află stațiunea de schi Candanchu și 800 de metri de pământ care protejează detectorii de „zgomotul” cosmic, cum ar fi razele cosmice provenite de la Soare, supernove și alte galaxii. Aceste particule creează o ploaie de particule secundare care pătrund în suprafața Pământului. „Dacă acel zgomot cosmic ar ajunge aici, nu ne-ar lăsa să vedem fenomenele improbabile pe care încercăm să le detectăm”, a subliniat Pena. Neutrinii, pe de altă parte, trec prin munte fără probleme, ajungând la un detector gigantic din LSC.
În spațiul principal al laboratorului, care are dimensiunea unui depozit dintr-un parc industrial, se află o cameră de sticlă ce nu poate fi accesată. În interiorul ei, cercetătorii lucrează la o versiune mai mică a unei mașinării destinate să surprindă un fenomen nemaivăzut, esențial pentru explicarea originii universului. Experimentul face parte din proiectul NEXT, o colaborare internațională ce include peste 130 de cercetători.
Când o particulă de materie, precum un electron, se ciocnește de antiparticula sa, un pozitron, acestea se anihilează reciproc, generând doar energie. Dacă universul ar fi fost perfect simetric, nu ar fi existat. Studiind neutrinilor, cercetătorii încearcă să descopere de ce materia a prevalat în fața antimateriei în formarea universului. „Materia a câștigat de puțin”, a spus Pena. Fizicienii nu știu încă de ce s-a întâmplat acest lucru, dar ei consideră că răspunsul ar putea fi găsit în comportamentul neutrinilor.
Un experiment crucial pentru fizică se pregătește în Japonia, unde se testează ipoteza că anihilarea a doi neutrini ar putea lăsa o rămășiță de materie. Rezultatele acestui experiment sunt așteptate până în 2030, în timp ce pentru experimentul din Canfranc, rezultatele vor fi disponibile până în 2035.
LSC se află într-un tunel construit în 1928 pentru a conecta Spania de Franța, dar care nu a mai fost utilizat din 1970, după prăbușirea unui pod pe partea franceză. Verificările nivelului radiației din tunel au confirmat că roca de deasupra blochează razele cosmice, făcând acest loc ideal pentru detectarea particulelor rare, precum neutrinii, și a posibilei materii întunecate.
