ATLAS to jedno z największych przedsięwzięć naukowych naszych czasów. 5,5 tysiąca badaczy, 27 kilometrów akceleratora i biliony protonów rozpędzonych prawie do prędkości światła. Wszystko po to, by sprawdzić, z czego naprawdę jest zbudowany wszechświat. Dominique Trischuk zajmuje się jego najbardziej ulotnymi składnikami: cząstkami, które powstają w zderzeniach, przelatują przez część detektora i znikają, zanim zdążymy cokolwiek zobaczyć.
W sensie czysto kwantowym to „długożyjące cząstki”. I jest w tym pewna ironia. Żyją niewyobrażalnie krótko, ale wystarczająco długo, by zostawić specyficzny sygnał. Problem polega na tym, że wśród lawiny danych znaleźć taki ślad jest jak wypatrzyć pojedynczy piksel w trakcie wybuchu fajerwerków. Zespół Trischuk przegląda gigantyczne zestawy danych, szukając odchyleń od tego, co przewiduje Model Standardowy. Jeśli takie odchylenia się pojawią, mogą być pierwszą wskazówką dotyczącą ciemnej materii.
I choć ciemna materia stanowi większość materii we wszechświecie, nie świeci, nie odbija światła i niemal nie wchodzi w interakcje. Możemy tylko obserwować jej wpływ grawitacyjny. Jeśli długożyjące cząstki okażą się jej krewniakami, ATLAS wreszcie dostanie materiał, którego fizycy szukają od początku koncepcji ciemnej materii. To dlatego każdy nowy sygnał jest traktowany jak trop w sprawie życia i śmierci.
ATLAS Inner Tracker
Stare detektory ATLAS nie były projektowane pod kątem polowania na tak nieuchwytne zdarzenia. Nowa generacja zmienia tutaj sporo. ATLAS Inner Tracker, który zacznie pracować w kolejnej fazie działania LHC, ma 50 razy więcej elementów z grona czujników i potrafi analizować dane 100 razy szybciej.
Taki skok oznacza zupełnie inną jakość obserwacji. Trischuk odpowiada za system zbierania danych z tego instrumentu – to system, który potrafi zmierzyć tor cząstki z precyzją do około 20 mikrometrów, czyli mniej niż połowa szerokości ludzkiego włosa.
Detektor testowany na powierzchni, gotowy na zejście pod ziemię
ATLAS pracuje prawie 100 metrów pod ziemią, natomiast nowy detektor powstaje i jest testowany na powierzchni. Inżynierowie sprawdzają każdy moduł, zanim zostanie opuszczony do ogromnej komory detektora. Gdy za kilka lat urządzenie zacznie rejestrować kolejne zderzenia, naukowcy zyskają narzędzie, które pozwoli im zobaczyć procesy do tej pory niewidoczne.
Tak właśnie wygląda architektoniczna przebudowa aparatu, który ma rejestrować dane przez całą następną dekadę. Każda kolejna seria zderzeń będzie dzięki temu bogatsza, ostrzejsza i bardziej wiarygodna.
Czytaj również: Ciemna materia może zmieniać światło. Tak łatwiej będzie ją wykryć
Od temperatury akceleratorów do przełomowych poszukiwań
Trischuk zaczynała od budowania systemów pomiaru temperatury w akceleratorach. Dziś, jako jedna z 5,5 tysiąca naukowców pracujących przy ATLAS, kieruje częścią projektu mierzącego struktury, których nikt wcześniej nie próbował uchwycić ich tak dokładnie. Jej kariera wyrasta z ciekawości i umiejętności łączenia mechaniki, elektroniki oraz fizyki wysokich energii w spójną całość.
Konstrukcja Inner Trackera to w pewnym sensie „etap zero”. Gdy detektor trafi pod ziemię, a LHC zwiększy intensywność zderzeń, fizycy dostaną więcej danych niż kiedykolwiek. Jeśli jakakolwiek forma ciemnej materii zostawia ślad w zderzeniach protonów, to właśnie te instrumenty mają największą szansę go uchwycić.