Large Hadron Collider (LHC) får et stort løft for ytelsen. Dessverre, for fans av banebrytende fysikk, må hele saken legges ned i to år mens arbeidet er gjort. Men når den først er startet og kjører, vil de forbedrede funksjonene gjøre den enda kraftigere.
Essensen av Large Hadron Collider er å akselerere partikler og deretter lede dem til å kollidere med hverandre i kammer. Kameraer og detektorer er trent på disse kollisjonene, og resultatene overvåkes i liten detalj. Det handler om å oppdage nye partikler og nye reaksjoner mellom partikler, og se hvordan partikler forfaller.
Denne avstengningen kalles Long Shutdown 2 (LS2.) Den første avstengningen var LS1, og den skjedde mellom 2013 og 2015. Under LS1 ble kraften til collideren forbedret, og det samme var deteksjonsevne. Det samme vil skje under LS2, når ingeniører vil forsterke og oppgradere hele gasskomplekset og detektorene. Arbeidet er under forberedelse til neste LHC-løp, som starter i 2021. Det er også for å forberede et prosjekt som heter High-Luminosity LHC (HL-LHC) -prosjektet, som starter i 2025.
Kjøringen av eksperimenter gjort mellom LS1 og LS2 kalles den andre kjøringen, og den gikk fra 2015 til 2018. Den kjøringen ga noen imponerende resultater, og massevis av data som fremdeles er å jobbe gjennom. I følge CERN produserte den andre kjøringen 16 millioner milliarder proton-proton-kollisjoner med en energi på 13 TeV (tera-elektron-volt) og store datasett for bly-kollisjoner med en energi på 5,02 TeV. Dette betyr at det tilsvarer 1000 år med 24/7 videostreaming lagret i CERNs dataarkiv.
"Den andre kjøringen av LHC har vært imponerende ..." - Frédérick Bordry, CERN-direktør for akseleratorer og teknologi.
Den enorme cachen med data fra eksperimentene under LHCs andre kjøring dverger dataene fra første kjøring, og det hele skyldes at energinivået til collideren nesten ble doblet til 13 TeV. Det blir vanskeligere og vanskeligere å heve energinivået til en kollider, og denne andre avstengningen vil se energien hevet fra 13 TeV til 14 TeV.
"Den andre kjøringen av LHC har vært imponerende, siden vi kunne levere langt over våre mål og forventninger, og produsert fem ganger mer data enn under den første kjøringen, med den enestående energien til 13 TeV," sa Frédérick Bordry, CERN Director for Accelerators og teknologi. "Med denne andre lange avstengningen som starter nå, vil vi forberede maskinen for enda flere kollisjoner med designenergien til 14 TeV."
Av alle tiltak har LHC vært en suksess. I flere tiår var eksistensen av Higgs-bosonet og Higgs-feltet det sentrale spørsmålet i fysikken. Men teknologien og prosjektering som kreves for å bygge en collider som var kraftig nok til å finne den var rett og slett ikke tilgjengelig. Byggingen av LHC muliggjorde oppdagelsen av Higgs boson i 2012.
“Higgs boson er en spesiell partikkel…” - Fabiola Gianotti, generaldirektør for CERN.
"I tillegg til mange andre vakre resultater, har LHC-eksperimentene de siste årene gjort enorme fremskritt i forståelsen av egenskapene til Higgs boson," legger Fabiola Gianotti, generaldirektør for CERN, til. “Higgs boson er en spesiell partikkel, veldig forskjellig fra de andre elementære partiklene som er observert så langt; dens egenskaper kan gi oss nyttige indikasjoner om fysikk utover standardmodellen. ”
Oppdagelsen av den lenge teoretiserte Higgs-bosonen er LHCs kroneprestasjon, men ikke den eneste. Mange deler av standardmodellen for fysikk var vanskelig å teste før LHC ble bygget. Hundrevis av vitenskapelige artikler er publisert om resultatene fra LHC, og noen nye partikler er blitt oppdaget, inkludert de eksotiske pentaquarks og en ny partikkel med to tunge kvarker, kalt "Xicc ++".
Etter oppgraderingene i LS2 begynner den tredje kjøringen. Et av prosjektene i tredje kjøring er High-Luminosity LHC (HL-LHC) -prosjektet. Lyshet er et av de to primære hensynene hos kolliderer. Den første er spenning, som forbedres fra 13 TeV til 14 TeV i løpet av LS2. Den andre er lysstyrke.
Lysstyrke betyr et økt antall kollisjoner, og dermed flere data. Siden mange av de tingene fysikere ønsker å observere er svært sjeldne, øker et større antall kollisjoner sjansen for å se dem. I løpet av 2017 produserte LHC omtrent tre millioner Higgs-bosoner per år, mens High-Luminosity LHC vil produsere minst 15 millioner Higgs-bosoner per år. Dette er viktig fordi selv om det var en stor prestasjon å oppdage Higgs boson, er det fremdeles mye fysikere som ikke vet om den unnvikende partikkelen. Ved å kvintuplere antall produsert av Higgs boson, vil fysikere lære mye.
"Den rike høsten av andre løp gjør det mulig for forskerne å se etter veldig sjeldne prosesser." - Eckhard Elsen, direktør for forskning og databehandling ved CERN.
Alle dataene som er lagret på CERN fra LHCs andre kjøring vil bety at fysikere blir holdt opptatt under LS2. Det kan være ting som er skjult i den enorme samlingen av data som ingen har sett ennå. Det vil ikke være ro for menneskehetens ivrige hær av partikkelfysikere.
"Den rike innhøstingen av andre løp gjør det mulig for forskerne å se etter veldig sjeldne prosesser," sa Eckhard Elsen, direktør for forskning og databehandling ved CERN. "De vil være opptatt gjennom nedstengningen og undersøke den enorme dataprøven for mulige signaturer av ny fysikk som ikke har hatt sjansen til å komme ut av det dominerende bidraget fra standardmodellprosessene. Dette vil lede oss inn i HL-LHC når datautvalget øker med enda en større størrelsesorden. "
- CERNs pressemelding: LHC forbereder seg på nye prestasjoner
- CERN pressemelding: CERNs LHCb-eksperiment rapporterer observasjon av eksotiske pentaquark-partikler
- CERN Press Release: LHCb-eksperimentet er sjarmert for å kunngjøre observasjon av en ny partikkel med to tunge kvarker
- CERN-webside: High-Luminosity LHC
- CERN Pressemelding: LHC: En sterkere maskin
- Wikipedia-oppføring: Higgs boson
- CERN-webside: Standardmodellen
