Fizikë e grimcave elmentare dhe astrofizikë

LHC DHE KËRKIMI NË ORIGJINËN E MASËS

Para 13,7 milliadrë vitesh explodierte një pike shumë e vogël dhe me energji të jashtëzakonshme për tu krijua universi. Nga kjo energjie mbrenda një sekondi u krijua materia, përkatësisht u krijuan grimcat elementare. Në bazë të formulë së famshme, të cilën e zbuloj Ajnshteini në vitin 1905, edhe masa mund të shndërrohet në energji. Por deri me sot nuk mund të kuptohet fenomeni masë i grimcave elemntare, ngase natyre e ligjeve të fizikës sillet në atë mënyrë të gjitha ato duhet të jenë pa masë. Pakuptushmëri ma e madhe qëndon ne faktin se këto grimca kanë madje masa të ndyshme. Në përshpejtuesin më të madh të grimcave elemntare në botë LHC pranë Qendrës Evropiane për Kërkime Bërthamore CERN në Gjenevë më shumë se 8000 shkencëtar të 580 institutëve kërkimore nga e gjithë bota pritet që në vitin 2012 të zbulojnë ekzistimin e grimcës më fundamentale të materies – bozonin e Higsovit. Me ketë do të mund të jipet përgjigjja në njëren nga pyetjet fundamentale të fizikës: prej nga vjen masa?

EKSPERIMENTI MË I MADH NË BOTË I QUAJTUR LHC

Çfarë ka ndodhur gjatë Big-Bengut? Prej çfarë përbëhet universi? Prej nga vjen masa? Ku është antimateria? Me përshpejtuesin më të fuqishme grimcave ndërtuar ndonjëherë, shkencëtarët nga e gjithë bota janë duke u përpjekur për t'iu përgjigjur këtyre pyetjeve fundamentale: Large Hadron Collider (LHC). Është ky eksperimenti i fizikës më i madhi dhe më i fuqishmi i njerëzimit pranë Qendrës për Kërkime Bërthamore CERN në Gjenevë i lëshuar në përdorim në verën e vitit 2008. Ky pershpejtues shtrihet 100 m nën sipërfaqen e Tokës në zonën kufitare mes Francës dhe Zvicrës më një gjatësi prej 27 kilometra dhe diametër prej afër 30 km. Më shumë se 14 vitej kanë punuar shkencëtarë, inxhinierë dhe teknik.

Në LHC duhen të zgjidhen çështjet kryesore të fizikës. Eksperimenti ju jep mundësi shkënctarëve hulumtues një udhëtim në kaluren, per të mësuar se çka ka ndodhë mënjëherë pas krijimit të universit. Këtu lëshohen të përshpejtohen dy grimca, kryesisht protone në drejtim kundtej njara-tjetrës pothua se me shpejtësi të ditës. Në fazën e fundit të përplasjes, tufa së protonëve arrin energji prej 7 TeV. Grimcat e përshkruajn tunelin e LHC-së 11000 herë mbrenda sekondës dhe rrugëtimi i tyre rregullohet nga fushat e forta magnetike. Bobinat e mëse 1000 magnetëve përbëhet nga telat superpërçues, në të cilat rrjedh pa rezistencë dhe humbje të energjisë. Për ftohje përdoret heliumi i lëngshëm në një temperaturë prej 271 gradë Celsius. Kjo temperaturë është më i ulët se sa në hapësirë dhe e bën sistemin e ftohjes së LHC-së si frigorifer i madh në botë.

© CERN / Abdyl Berisha

Një pamje e gypit të LHC-së:
Këtu diku në ketë gyp mund të jetë i fshehur “grimca hyjnore”.

---

Në katër vende të rrugëtimit rrethor përplasën grimcat me njëra-tjetrën. Më ketë rast krijohen numëri jashtëzakonisht i madh i grimcave të reja elementare. Me ndihmën e detektorëve ATLAS, CMS, Alice dhe LHCb shkencëtarër bëjnë analizën e këtyre grimcave

GJURMË TË GRIMCËS MË FUNDAMENTALE TË MATERIES

Në një seminar të Qendrvs Evropiane për Kërkime Bërthamore CERN të mbajtur me 13 dhjetor 2011 në Gjenevë fizikanët të cilët punojnë në eksperimentet e LHC-së ATLAS und CMS paraqiten të arriturat më të reja në kërkim të grimcës së Higsovit. Ata raportuan përparime të konsiderueshme, megjthatë rezultatët përfundimtare priten vitin e ardhshëm. Mndohet mjaftë sigurt se grimca e Higsovit , nëse ajo vvrtet ekziston, duhet të ndodhët në fushën e masës mes 116-130 GeV në eksperimentin ATLAS dhe 115-127 GeV në eksperimentin CMS. Kryesisht masën e grimcave elementare bazuar në formulën e famshme të Ajnshtajnit “energjia është e barabartë me prodhimin e masës dhe katrorit të energjisë” fizikanët e japin si barasvlerë të energjisë në elektrovolt (eV), përkatësisht në gigaelektovolt (GeV= një miliardë elektovolt).

© Atlas Collaboration, cern.ch

Gjurmë të grimcës së Higsovit:
Vijat e kuqe janë myjone, të cilat mund të jenë krijuara nga grimcat e Higsovit.Meqë edhe
proceset e tjera mund të lëjnë shenja të ngajshme, ju mbeten fizikanëve për ti analisuara
rezulatatet e panumërta për të provuar ekzistimin e bozonit Higsov me gjasa të mjaftueshme.

---

Për të zbulua grimcën e Higsovit fizikanët përsërisin gjithënjë përplasjen e protonëve me energji të ndyshme. Nga vrulli i përplasje e basuar gjithënjë sipas formulës së Ajnshtajnit der të formulën e Ajnshtajnit lindin grimca të reja, të cilët regjistrohen nga ana a detektorëve.Grimca e kërkuar e Higsovit nuk mund të zbulohet direkt, ngase mendohet se ajo shumë shpejtë zhduket. Duhet vepruar në atë mënyrë që nga grumbulli i produkteve të zbërthyera të lokalizohen ato me një energji të caktua të masës së Higsovit. Kështu që këto grimca vetëm statistikisht mund të vërtetohen.

Gjasat për zbulimin e kësaj grimce janë mjaftë të mëdha. Kjo kur merrat parasys se në LHC mbrenda një sekonde mdodhin mese 40 milionë përplasje të protonëve. Çdo herë ndodhë diçka, krijohen grimca jo të qëndrueshme, që regjistohen në detektorë. Prof. Dr. Klaus Desch nga Instituti i Fizikës së Universitetit të Bonit, fizikant i fizikës eksperimentale për grimcat elementare të përshpejtuesve me energji të lartë, i cili njëherit që shumë kohë merre me zbulimin është mjaftë i sigurt, madje 70 %.

Fizikanët e presin vitin 2012 me një kurreshtje të jashtëzakonshëm. Zbulimi i grimcës së Higsovit në radhë të parë do ta kompletonte modelin standart të fizikës së grimcave elementare. Jo pse është grimca e fundit e panjohur në ketë model, porse aty luan një rol kryesor. Me ndihmen e kësaj grimce mundet me u shpjeguar, pse kuarkët dhe leptonët kanë masë dhe pse vlera e kësaj mase ndryshon nga një grimcë elementare tek tjera. Edhe astronomët presin me padurim zgjidhjen e një enigme të tillë, ngase vetëm ekzistim i kësaj grimce jep me kuptue se për çfarë arsye universi ynë është aq i madh dhe është bërë aq i vjetër.