De la o școală din Buzău la CERN: aventura româncei care descifrează enigmele materiei întunecate
O româncă face parte din echipa care modernizează experimentul CMS (Compact Muon Solenoid) și construiește o componentă esențială din miezul detectorului de particule de la CERN, în cadrul proiectului High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). Detectorul funcționează ca o uriașă cameră foto 3D, capabilă să înregistreze până la 40 de milioane de coliziuni pe secundă, cu scopul de a studia fenomene fundamentale ale fizicii, precum bosonul Higgs și materia întunecată.
Cristina Andreea Alexe a absolvit Colegiul Național „B.P. Hasdeu” din Buzău, unde și-a descoperit pasiunea pentru fizică și știință. Ulterior, și-a continuat studiile la University of Manchester din Marea Britanie, unde a urmat un program integrat de licență și master în fizică teoretică. În 2022, și-a început doctoratul în fizica particulelor la Scuola Normale Superiore din Pisa, Italia, cu finanțare europeană, devenind membră a experimentului CMS de la CERN.
Cum studiază Universul la CERN
„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. Încă din copilărie am fost fascinată de ştiinţă şi cunoaştere, deci faptul că am ajuns să lucrez cu astfel de noţiuni este un vis împlinit”, a declarat Cristina Andreea Alexe.
La sfârșitul lunii iunie, CERN a oprit Marele Accelerator de Hadroni (LHC) pentru o modernizare majoră, necesară transformării sale în High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC), o versiune care va produce un număr mult mai mare de coliziuni între protoni. Această oprire a fost planificată cu mult timp înainte și marchează finalul celei de-a treia perioade de folosire a acceleratorului pentru preluarea de date. LHC constă într-un tunel circular de 27 de kilometri, aflat la graniţa dintre Elveţia şi Franţa, unde protonii sunt acceleraţi până aproape de viteza luminii și ciocniți pentru a studia particulele noi care se formează.
Rolul româncei în modernizarea experimentului CMS
În următorii ani, Cristina Alexe va participa la renovarea detectorului CMS, unul dintre cele mai complexe instrumente științifice construite vreodată. „Contribuţia mea va fi în renovarea experimentului CMS, care va trebui să facă faţă unei cantităţi de date nemaiîntâlnite până acum şi să fie rezistent la niveluri foarte ridicate de radiaţie. Voi participa la construirea unei componente din miezul detectorului, în care particulele lasă o urmă de semnale electrice, şi voi contribui la dezvoltarea algoritmilor care vor reconstitui corect traiectoria particulelor prin detector. Doar la experimentul CMS suntem peste 6.000 de cercetători. Faptul că o instituţie precum CERN există şi că oameni din atât de multe ţări colaborează pentru un scop comun îmi menţine optimismul că binele poate învinge într-o lume din ce în ce mai tulburată. Scopul proiectului HL-LHC este să creştem numărul coliziunilor dintre protoni. Cu cât avem mai multe date, cu atât cresc şansele să observăm fenomene noi, extrem de rare”, spune cercetătoarea.
Cristina Alexe a organizat întâlniri și prezentări în liceele din județul Buzău pentru a le vorbi elevilor despre fizică, cercetare și orientare profesională. „Până acum, toate sesiunile pe care le-am ţinut au fost în şcoli şi licee. Vorbesc despre ştiinţă, dar şi despre comunicare, social media şi orientare profesională. O fac din simţ civic şi respect pentru generaţiile viitoare, iar feedback-ul a fost mereu peste aşteptările mele. La un moment dat am vorbit unui amfiteatru cu 200 de elevi. Nu o să uit niciodată cum au umplut sala de aplauze şi au fluierat la final. Cu siguranţă voi continua proiectele cu şcolile din Buzău, iar acum încerc să dezvolt iniţiativa într-un parteneriat interjudeţean”, afirmă aceasta.
Marea miză: materia întunecată
Modernizarea acceleratorului le-ar putea permite cercetătorilor să obțină răspunsuri la unele dintre cele mai importante întrebări din fizică, inclusiv despre materia întunecată. „Sunt nerăbdătoare să văd datele pe care le vom colecta în noua eră, pentru că din 2010 până acum am analizat doar aproximativ 10% din tot ce va putea produce LHC până la închiderea sa din 2040. Cu atât de multe date, vom putea studia cu mare precizie bosonul Higgs şi vom putea căuta semnale complet noi, foarte slabe, care ar proveni din materia întunecată. Puţini ştiu că World Wide Web a fost inventat la CERN şi oferit gratuit întregii omeniri. Asta este esenţa CERN: cercetarea fundamentală finanţată din bani publici generează tehnologii care îmbunătăţesc viaţa oamenilor. Astăzi, CERN contribuie inclusiv la dezvoltarea terapiei împotriva cancerului cu protoni, iar toate rezultatele ştiinţifice pe care le publicăm sunt gratuite şi accesibile oricui”, a concluzionat Cristina Alexe.
În următorii patru ani, componentele esențiale ale acceleratorului vor fi modernizate pentru a permite un număr mult mai mare de coliziuni între protoni și pentru a explora mai profund misterele Universului. Noul accelerator, HiLumi-LHC, este programat să intre în funcțiune în iunie 2030. CERN a transmis un mesaj simbolic pe pagina dedicată acceleratorului: „La revedere, LHC, îţi mulţumim pentru toate coliziunile! Începem acum drumul către HiLumi LHC.”
