Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) znacznie poprawia swoją wydajność. Niestety, dla fanów przełomowej fizyki cała sprawa musi zostać zamknięta na dwa lata, gdy praca jest wykonywana. Jednak po ponownym uruchomieniu jego ulepszone możliwości sprawią, że będzie jeszcze mocniejszy.
Istotą Wielkiego Zderzacza Hadronów jest przyspieszanie cząstek, a następnie kierowanie ich tak, aby zderzały się ze sobą w komorach. Kamery i detektory są szkolone w zakresie tych kolizji, a wyniki są monitorowane w najdrobniejszych szczegółach. Chodzi o odkrywanie nowych cząstek i nowych reakcji między cząsteczkami oraz obserwowanie, jak cząsteczki się rozpadają.
To zamknięcie nazywa się Long Shutdown 2 (LS2.) Pierwsze zamknięcie miało LS1 i miało miejsce w latach 2013–2015. Podczas LS1 poprawiono moc zderzacza, podobnie jak jego możliwości wykrywania. To samo stanie się podczas LS2, kiedy inżynierowie wzmocnią i ulepszą cały kompleks akceleratora i detektory. Prace są w przygotowaniu do następnego cyklu LHC, który rozpocznie się w 2021 r. Ma także przygotować się do projektu o nazwie High-Luminosity LHC (HL-LHC), który rozpocznie się w 2025 r.
Seria eksperymentów przeprowadzonych między LS1 i LS2 nazywa się drugą serią i trwała od 2015 do 2018 r. Ta seria przyniosła imponujące wyniki i mnóstwo danych, które należy jeszcze opracować. Według CERN drugi przebieg spowodował 16 milionów miliardów zderzeń proton-proton przy energii 13 TeV (wolty teraelektronowe) oraz duże zestawy danych dla zderzeń ołowiu i ołowiu przy energii 5,02 TeV. Oznacza to, że w archiwum danych CERN jest przechowywany odpowiednik 1000 lat całodobowej transmisji wideo.
„Druga seria LHC była imponująca…” - Frédérick Bordry, dyrektor CERN ds. Akceleratorów i technologii.
Ogromna pamięć podręczna danych z eksperymentów podczas drugiego przebiegu LHC przytłacza dane z pierwszego przebiegu, a to wszystko dlatego, że poziom energii zderzacza został prawie podwojony do 13 TeV. Coraz trudniej jest podnieść poziom energii zderzacza, a po drugim wyłączeniu energia wzrośnie z 13 TeV do 14 TeV.
„Druga seria LHC była imponująca, ponieważ mogliśmy dostarczyć wyniki znacznie wykraczające poza nasze cele i oczekiwania, dostarczając pięciokrotnie więcej danych niż podczas pierwszego uruchomienia, przy niespotykanej energii 13 TeV”, powiedział Frédérick Bordry, dyrektor ds. Akceleratorów CERN i technologia. „Już od drugiego, długiego przestoju, przygotujemy maszynę na jeszcze więcej kolizji przy energii projektowej 14 TeV”.
Pod każdym względem LHC odnosi sukcesy. Przez kilka dziesięcioleci istnienie bozonu Higgsa i pola Higgsa było głównym pytaniem w fizyce. Ale technologia i inżynieria wymagana do zbudowania zderzacza wystarczająco mocnego, aby go znaleźć, była po prostu niedostępna. Budowa LHC umożliwiła odkrycie bozonu Higgsa w 2012 roku.
„Bozon Higgsa jest specjalną cząsteczką…” - Fabiola Gianotti, dyrektor generalny CERN.
„Oprócz wielu innych pięknych wyników, w ciągu ostatnich kilku lat eksperymenty LHC poczyniły ogromny postęp w zrozumieniu właściwości bozonu Higgsa”, dodaje Fabiola Gianotti, dyrektor generalny CERN. „Bozon Higgsa jest specjalną cząsteczką, bardzo różną od innych zaobserwowanych do tej pory cząstek elementarnych; jego właściwości mogą dać nam użyteczne wskazówki na temat fizyki poza modelem standardowym. ”
Odkrycie długo teoretycznego bozonu Higgsa jest ukoronowaniem LHC, ale nie jedynym. Wiele części standardowego modelu fizyki było trudnych do przetestowania przed zbudowaniem LHC. Opublikowano setki artykułów naukowych na temat wyników LHC i odkryto niektóre nowe cząstki, w tym egzotyczne pentakwarki i nową cząsteczkę z dwoma ciężkimi kwarkami o nazwie „Xicc ++”.
Po aktualizacji LS2 rozpocznie się trzecia seria. Jednym z projektów w trzecim cyklu jest projekt LHC (HL-LHC) o wysokiej jasności. Jasność jest jednym z dwóch podstawowych czynników w zderzaczach. Pierwszym jest napięcie, które jest poprawiane z 13 TeV do 14 TeV podczas LS2. Drugi to jasność.
Jasność oznacza większą liczbę kolizji, a tym samym więcej danych. Ponieważ wiele rzeczy, które fizycy chcą obserwować, są bardzo rzadkie, większa liczba kolizji zwiększa szanse ich zobaczenia. W 2017 roku LHC produkowało około trzech milionów bozonów Higgsa rocznie, podczas gdy LHC o wysokiej jasności będzie produkować co najmniej 15 milionów bozonów Higgsa rocznie. Jest to ważne, ponieważ chociaż odkrycie bozonu Higgsa było ogromnym osiągnięciem, wciąż wielu fizyków nie wie o nieuchwytnej cząsteczce. Dzięki pięciokrotnemu zwiększeniu liczby wyprodukowanych bozonów Higgsa fizycy wiele się nauczą.
„Bogate zbiory w drugim cyklu umożliwiają naukowcom poszukiwanie bardzo rzadkich procesów.” - Eckhard Elsen, dyrektor ds. Badań i informatyki w CERN.
Wszystkie dane przechowywane w CERN z drugiego cyklu LHC będą oznaczały, że fizycy będą zajęci podczas LS2. W tym ogromnym zbiorze danych mogą kryć się rzeczy, których nikt jeszcze nie widział. Nie będzie odpoczynku dla żarliwej armii fizyków cząstek.
„Bogate zbiory drugiego cyklu umożliwiają naukowcom poszukiwanie bardzo rzadkich procesów” - powiedział Eckhard Elsen, dyrektor ds. Badań i informatyki w CERN. „Będą zajęci przez cały czas zamykania, badając ogromną próbkę danych pod kątem możliwych podpisów nowej fizyki, która nie miała szansy wyjść z dominującego wkładu procesów Modelu Standardowego. To poprowadzi nas do HL-LHC, gdy próbka danych wzrośnie o jeszcze jeden rząd wielkości. ”
- Informacja prasowa CERN: LHC przygotowuje się do nowych osiągnięć
- Komunikat prasowy CERN: eksperyment LHCb przeprowadzony przez CERN donosi o obserwacji egzotycznych cząstek pentakwaru
- Komunikat prasowy CERN: Eksperyment LHCb ma zaszczyt ogłosić obserwację nowej cząstki z dwoma ciężkimi kwarkami
- Strona internetowa CERN: High-Luminosity LHC
- Informacja prasowa CERN: LHC: silniejsza maszyna
- Wpis w Wikipedii: bozon Higgsa
- Strona internetowa CERN: model standardowy