Cristina Andreea Alexe, o tânără cercetătoare originară din Buzău, face parte din echipa care renovează detectorul CMS (Compact Muon Solenoid) de la CERN și construiește o componentă din miezul acestuia. Detectorul, parte a Marelui Accelerator de Hadroni (LHC), funcționează ca o cameră foto 3D uriașă, capabilă să surprindă până la 40 de milioane de coliziuni pe secundă, pentru a studia fenomene fundamentale ale fizicii – printre care bosonul Higgs și materia întunecată, scrie Agerpres.
› Vezi galeria foto ‹
Drumul ei spre CERN a pornit de pe băncile Colegiului Național „B.P. Hasdeu” din Buzău, unde s-a remarcat prin pasiunea pentru fizică și mediu.
A urmat apoi un program combinat de licență și master în fizică teoretică la University of Manchester, în Marea Britanie, iar din 2022 și-a început teza de doctorat în fizica particulelor la Scuola Normale Superiore di Pisa, în Italia, finanțată din fonduri europene.
Tot atunci a intrat în comunitatea cercetătorilor Organizației Europene pentru Cercetări Nucleare (CERN), care încearcă să înțeleagă cum a luat naștere Universul și ce forțe guvernează materia.
„Legătura mea cu CERN a început în 2022, atunci am început doctoratul în fizica particulelor la Scuola Normale Superiore di Pisa (Italia) şi am devenit membru al experimentului CMS de la CERN. Mă ocup cu analiza datelor şi interpretarea lor pentru a afla informaţii despre Univers. Mai exact, împreună cu un grup internaţional de cercetători, am măsurat cât cântăreşte particula fundamentală pe nume bosonul W; este particula care face posibile interacţiunile nucleare. A-i măsura masa cu mare precizie înseamnă să punem la încercare cele mai bune explicaţii pe care teoreticienii le au despre cum funcţionează lumea mai mică decât un nucleu de atom, reprezentate matematic de Modelul Standard. Rezultatul a fost că, într-adevăr, Modelul Standard este corect în privinţa masei lui W. Este remarcabil că putem trage astfel de concluzii, având în vedere că măsurătoarea noastră are o eroare de ordinul 10 la minus 26 kg, deci 0,000..1 cu 25 de zerouri după virgulă! Încă din copilărie am fost fascinată de ştiinţă şi cunoaştere, deci faptul că am ajuns să lucrez cu astfel de noţiuni e un vis împlinit”, a declarat cercetătoarea Cristina Andreea Alexe.
La sfârșitul lunii iunie, CERN a oprit Marele Accelerator de Hadroni pentru a demara o revizie majoră – o pauză planificată, necesară instalării unor tehnologii care să ridice performanța celui mai avansat accelerator de protoni din lume.
„A fost o oprire planificată de CERN cu mult timp înainte. Acest moment marchează finalul celei de-a treia perioade (Run 3) de folosire a acceleratorului pentru preluarea de date. Din 2010 când LHC a produs primele date şi până acum, acceleratorul de protoni şi experimentele care înregistrează rezultatul ciocnirilor dintre ei nu s-au schimbat în mod major. Însă acum a sosit momentul pentru modernizări fundamentale, iar LHC va rămâne oprit până în 2030, timp în care vom renova atât acceleratorul cât şi experimentele CMS şi ATLAS, instalând tehnologii de ultimă oră pentru a construi cel mai avansat accelerator de protoni din lume de până acum. În această nouă eră, acceleratorul va fi numit HL-LHC (High-Luminosity Large Hadron Collider). Oprirea din 29 iunie este esenţială pentru a desfăşura aceste renovări. LHC constă într-un tunel circular de 27 de kilometri, aflat la 10 kilometri sub pământ la graniţa dintre Elveţia şi Franţa. Aici accelerăm protoni, care sunt particule foarte mici din interiorul nucleului atomilor care formează materia, corpurile noastre, stelele etc. Când protonii au ajuns foarte aproape de viteza luminii, îi ciocnim pentru a studia ce alte particule se formează. Acestea lasă urme în experimentele precum CMS şi ATLAS, care funcţionează ca nişte camere foto (doar că e ca şi cum ar sorta din 40 de milioane de poze pe secundă). Astfel a fost descoperit de exemplu bosonul Higgs în 2012”, explică cercetătoarea.
Cristina Alexe face parte dintr-o echipă de peste 6.000 de cercetători, iar pe durata cât LHC rămâne închis va contribui la modernizarea experimentului CMS, pregătindu-l pentru viitoarea eră a acceleratorului de înaltă luminozitate (HL-LHC).
„Contribuţia mea va fi în renovarea experimentului CMS, care va trebui să facă faţă unei cantităţi de preluare a datelor nemaiîntâlnite până acum şi să fie rezistent nivelelor înalte de radiaţie la care va fi supus. Voi participa la construirea unei componente din miezul detectorului, în care particulele lasă 'o urmă' de semnale electrice pe unde au trecut şi voi contribui la crearea algoritmilor pe care îi vom folosi să reconstituim corect traiectoria particulelor prin detector. Proiectele pe care le desfăşurăm aici sunt extrem de complexe şi necesită mii de oameni. Doar la experimentul meu, CMS, suntem peste 6.000. Faptul că o instituţie precum CERN există şi că atâţia oameni din atâtea ţări diferite se unesc pentru a face un lucru important împreună, asta îmi menţine optimismul că binele poate învinge într-o lume din ce în ce mai tulburată. Scopul proiectului de modernizare HL-LHC este de a creşte numărul de coliziuni între protoni; cu cât avem mai multe astfel de date, cu atât cresc şansele să putem observa fenomene noi extrem de rare. Până acum, într-o coliziune intră două grupuri de câte 60 de protoni; vrem să creştem numărul acesta la 140-200. Alte aspecte ambiţioase sunt din domeniul ingineriei electronice - vom folosi cabluri care transportă curent de intensităţi record - şi al tehnologiilor de creare a vacuumului”, a precizat Cristina Alexe.
Dincolo de laborator, cercetătoarea a organizat în liceele din județul Buzău sesiuni științifice cu elevii, dornică să le trezească pasiunea pentru fizică și cercetare. Celor interesați le recomandă mereu să se implice în proiecte sau în grupuri de voluntariat — la fel cum a făcut și ea la Observatorul Astronomic „A. V. Urseanu" din București.
„Până acum, toate sesiunile pe care le-am ţinut au fost în cadrul şcolilor/liceelor şi în forma curentă vorbesc despre ştiinţă, dar şi despre legătura cu comunicarea, social media, orientarea profesională. O fac din simţ civic şi respect pentru generaţiile viitoare (...) şi cred că audienţa apreciază asta, pentru că feedback-ul a fost mereu peste aşteptările mele. La un moment dat am vorbit unui amfiteatru de 200 de elevi, nu o să uit niciodată cum au umplut sala de aplauze şi au fluierat la final. Cu siguranţă voi duce proiectele cu şcolile din Buzău mai departe, iar acum încerc să duc proiectul într-un parteneriat interjudeţean”, spune românca.
Prin modernizarea LHC și renovarea experimentului CMS, doctoranda speră să obțină răspunsuri despre materia întunecată și date suplimentare despre bosonul Higgs – particula elementară responsabilă de conferirea masei tuturor celorlalte particule din Univers. Supranumită și „particula lui Dumnezeu”, aceasta reprezintă cuanta câmpului Higgs, un câmp invizibil care străbate întreg spațiul și interacționează cu particulele pentru a le da masă.
„Sunt nerăbdătoare să văd datele pe care le vom colecta în noua eră, căci din 2010 până acum am analizat doar 10% din tot ce va putea produce LHC până la închiderea sa în 2040. Cu atât de multe date, putem studia cu mare precizie bosonul Higgs şi lecţiile pe care le are de spus despre Univers. Putem căuta procese extrem de rare prezise de Modelul Standard şi putem căuta semnale complet noi, dar foarte slabe, care ar proveni din materia întunecată; ştim din date astronomice că ea există, dar nu ştim din ce este formată, pentru că până acum nicio particulă întunecată nu a fost descoperită. Un exemplu de la CERN, puţini ştiu că reţeaua World Wide Web (www), pe care cu toţii am folosit-o pentru a intra pe internet, a fost inventată la CERN şi, mai mult, a fost oferită pe gratis spre a fi folosită de umanitate. Asta e esenţa CERN, cercetarea fundamentală finanţată din bani publici generează tehnologii care îmbunătăţesc viaţa oamenilor. Un alt exemplu actual este implicarea CERN în dezvoltarea terapiei de cancer pe bază de protoni, care are avantajul că ar elimina celulele canceroase fără a le afecta pe cele sănătoase aşa mult comparativ cu metodele curente de radioterapie. Un alt impact pe care CERN îl are în societate este în educaţie. Toate rezultatele pe care le publicăm sunt oferite pe gratis, oricine le poate citi, şi publicăm şi articole care le explică pe înţelesul tuturor”, a conchis Cristina Alexe.
În următorii patru ani, componentele-cheie ale acceleratorului vor fi modernizate pentru a permite un număr semnificativ mai mare de coliziuni de protoni și pentru a pătrunde mai adânc în misterele Universului. Aparatul modernizat, cunoscut drept HiLumi-LHC, este programat să intre în funcțiune în iunie 2030.
„La revedere, LHC, îţi mulţumim pentru toate coliziunile! Începem acum drumul către HiLumi LHC”, a transmis CERN într-un mesaj publicat pe pagina dedicată acceleratorului, cu puțin timp înainte de oprirea acestuia.
