LHC (Large Hadron Collider) on saamassa suuren vauhdin suorituskykyyn. Valitettavasti uraauurtavan fysiikan faneille koko asia on sammutettava kahdeksi vuodeksi työn tekemisen ajan. Mutta kun se on varmuuskopioitu ja suoritettu, sen parannetut ominaisuudet tekevät siitä vieläkin tehokkaamman.
Suuren hadronikopterin ydin on kiihdyttää hiukkasia ja ohjata sitten ne törmämään keskenään kammiossa. Kamerat ja ilmaisimet koulutetaan näihin törmäyksiin, ja tuloksia tarkkaillaan yksityiskohtaisesti. Tarkoitus on löytää uusia hiukkasia ja uusia reaktioita hiukkasten välillä ja seurata kuinka hiukkaset rappeutuvat.
Tätä sammutusta kutsutaan Long Shutdown 2 (LS2.) Ensimmäinen sammutus oli LS1, ja se tapahtui vuosina 2013-2015. LS1: n aikana törmäyslaitteen tehoa parannettiin, samoin kuin sen havaitsemisominaisuuksia. Sama tapahtuu LS2: n aikana, kun insinöörit vahvistavat ja päivittävät koko kiihdytinkompleksin ja ilmaisimet. Työtä valmistellaan seuraavalle LHC-ajon alkamiselle, joka alkaa vuonna 2021. Sen tarkoituksena on myös valmistautua High-Luminosity LHC (HL-LHC) -hankkeeseen, joka alkaa vuonna 2025.
LS1: n ja LS2: n välillä tehtyjen kokeiden ajoa kutsutaan toiseksi ajoksi, ja se meni vuodesta 2015 vuoteen 2018. Tämä ajo tuotti vaikuttavia tuloksia ja tonnia tietoja, jotka olivat vielä työstettävissä. CERN: n mukaan toinen ajo tuotti 16 miljoonaa miljardia protoni-protoni-törmäystä energialla 13 TeV (teraelektroni volttia) ja suuria tietojoukkoja lyijy-törmäyksille energialla 5,02 TeV. Tämä tarkoittaa, että CERN: n tietoarkistoon on tallennettu 1 000 vuotta 24/7: n videon suoratoistoa.
"LHC: n toinen ajo on ollut vaikuttava ..." - Frédérick Bordry, CERN-kiihdyttimien ja teknologian johtaja.
LHC: n toisen ajon aikana suoritettujen kokeilujen valtava välimuisti hämärtää ensimmäisen ajon tietoja, ja kaikki johtuu siitä, että törmääjän energiataso kaksinkertaistui arvoon 13 TeV. Kolarittimen energiatason nostaminen on entistä vaikeampaa, ja tällä toisella sammutuksella energia nähdään 13 TeV: stä 14 TeV: iin.
"LHC: n toinen ajo on ollut vaikuttava, koska pystyimme toimittamaan selvästi tavoitteidemme ja odotustemme ulkopuolella tuottaen viisi kertaa enemmän tietoa kuin ensimmäisen ajon aikana ennennäkemätöntä 13 TeV: n energiaa", sanoi CERN-kiihdyttimien johtaja Frédérick Bordry. ja tekniikka. "Kun tämä toinen pitkä sammutus alkaa nyt, valmistelemme koneen vielä enemmän törmäyksiä 14 TeV: n suunnitellulla energialla."
Jokaisella toimenpiteellä LHC on ollut menestys. Useiden vuosikymmenien ajan Higgs-bosonin ja Higgs-kentän olemassaolo oli fysiikan keskeinen kysymys. Mutta tekniikka ja tekniikka, jota tarvittiin rakentamaan törmäyslaite, joka oli riittävän tehokas sen löytämiseksi, ei yksinkertaisesti ollut käytettävissä. LHC: n rakentaminen mahdollisti Higgsin bosonin löytämisen vuonna 2012.
”Higgsin bosoni on erityinen hiukkanen…” - Fabiola Gianotti, CERN: n pääjohtaja.
"Monien muiden kauniiden tulosten lisäksi LHC-kokeilut ovat viime vuosina edistyneet valtavasti Higgsin bosonin ominaisuuksien ymmärtämisessä", lisää CERN: n pääjohtaja Fabiola Gianotti. ”Higgsin bosoni on erityinen hiukkanen, joka on hyvin erilainen kuin muut toistaiseksi havaitut alkuainepartikkelit; sen ominaisuudet voivat antaa meille hyödyllisiä ohjeita fysiikasta standardimallin ulkopuolella. ”
Kauan teorisoidun Higgs-bosonin löytäminen on LHC: n kruunattava saavutus, mutta ei ainoa. Fysiikan standardimallin monia osia oli vaikea testata ennen LHC: n rakentamista. LHC: n tuloksista on julkaistu satoja tieteellisiä artikkeleita, ja joitain uusia hiukkasia on löydetty, mukaan lukien eksoottiset pentakvaarit ja uusi hiukkas, jossa on kaksi raskasta kvarkkia, nimeltään “Xicc ++”.
LS2: n päivitysten jälkeen kolmas ajo alkaa. Yksi kolmannen ajon hankkeista on High-Luminosity LHC (HL-LHC) -hanke. Valoisuus on yksi kahdesta törmäysaineiden ensisijaisesta näkökohdasta. Ensimmäinen on jännite, jota parannetaan 13 TeV: stä 14 TeV: iin LS2: n aikana. Toinen on valoisuus.
Valaistus tarkoittaa lisääntynyttä törmäysten määrää ja siten enemmän tietoa. Koska monet asiat, joita fyysikot haluavat tarkkailla, ovat hyvin harvinaisia, suurempi törmäysten lukumäärä lisää niiden näkemisen todennäköisyyttä. Vuoden 2017 aikana LHC tuotti noin kolme miljoonaa Higgs-bosonia vuodessa, kun taas High-Luminosity LHC tuottaa vähintään 15 miljoonaa Higgs-bosonia vuodessa. Tämä on tärkeätä, koska vaikka Higgsin bosonin havaitseminen oli valtava saavutus, edelleenkään monet fyysikot eivät tiedä vaikeasta hiukkasesta. Fyysikot oppivat paljon opiskelemalla asetettujen Higgs-bosonien lukumäärän viisinkertaiseksi.
"Toisen ajon rikas sato antaa tutkijoille mahdollisuuden etsiä erittäin harvinaisia prosesseja." - Eckhard Elsen, CERNin tutkimus- ja tietotekniikan johtaja.
Kaikki CERN: ään LHC: n toisesta ajosta tallennetut tiedot tarkoittavat, että fyysikot pidetään kiireisenä LS2: n aikana. Massiivisessa tiedonkeruussa voi olla piilossa asioita, joita kukaan ei ole vielä nähnyt. Ihmiskunnan innostuneelle hiukkasfysiikan armeijalle ei ole lepoa.
"Toisen sarjan rikas sato antaa tutkijoille mahdollisuuden etsiä hyvin harvinaisia prosesseja", kertoi CERN: n tutkimus- ja laskentajohtaja Eckhard Elsen. "He ovat kiireisiä koko sammutuksen ajan tutkiessaan valtavaa tietonäytettä mahdollisista allekirjoituksista uudelle fysiikalle, joilla ei ole ollut mahdollisuutta ilmetä standardimalliprosessien hallitsevasta panoksesta. Tämä opastaa meitä HL-LHC: hen, kun tietonäyte kasvaa vielä yhden suuruusluokan. "
- CERN-lehdistötiedote: LHC valmistautuu uusiin saavutuksiin
- CERN: n lehdistötiedote: CERNin LHCb-kokeilu raportoi eksoottisten viisiparkkihiukkasten havainnoista
- CERN: n lehdistötiedote: LHCb-kokeilu viehätää ilmoittaa uuden hiukkasen havainnoista, jossa on kaksi raskasta kvarkkia
- CERN-verkkosivu: Korkean valoisuuden LHC
- CERN-lehdistötiedote: LHC: Vahvempi kone
- Wikipedia-kirjoitus: Higgs boson
- CERN-verkkosivu: Vakiomalli
