Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

2016 - et usædvanligt år for LHC

Denne proton-bly-ion-kollision i ATLAS-detektoren frembragte en topkvark-den tungeste kvark-og dens antikvark. Kredit:ATLAS

Det er partiklernes sidste omgang af ringen. Den 5. december 2016, protoner og blyioner cirkulerede i Large Hadron Collider (LHC) for sidste gang. Præcis klokken 6.02, eksperimenterne registrerede deres sidste kollisioner (også kendt som 'hændelser').

Når maskinerne er slukket, LHC -operatørerne gør status, og de resulterende tal er forbløffende.

Antallet af kollisioner registreret af ATLAS og CMS under protonløbet fra april til slutningen af ​​oktober var 60% højere end forventet. Samlet set, alle LHC -eksperimenterne observerede mere end 6,5 millioner milliarder (6,5 x 10 15 ) kollisioner, ved en energi på 13 TeV. Det svarer til flere data, end der var blevet indsamlet i de foregående tre kørsler tilsammen.

I tekniske termer, den integrerede lysstyrke modtaget af ATLAS og CMS nåede 40 inverse femtobarns (fb −1 ), sammenlignet med 25fb −1 oprindeligt planlagt. Lysstyrke, som måler antallet af potentielle kollisioner på et givet tidspunkt, er en afgørende indikator for en accelerators ydeevne.

"En af de vigtigste faktorer, der bidrog til denne succes, var den bemærkelsesværdige tilgængelighed af LHC og dens injektorer, "forklarer Mike Lamont, der leder teamet, der driver speederne. LHC's tilgængelighed var bare genert for 60%, hvilket betyder, at speederen var i 'kollisionstilstand' 60% af tiden:en meget imponerende præstation for operatørerne. "Det er resultatet af et løbende arbejdsprogram i de sidste par år med at konsolidere og opgradere maskiner og procedurer, "Lamont fortsætter.

En af de første proton-bly-ion-kollisioner ved 8.16 TeV registreret af ALICE-eksperimentet. Kredit:ALICE/CERN

I de sidste fire uger har maskinen har vendt sig til en anden form for kollision, hvor blyioner har kollideret med protoner. "Dette er en ny og kompleks driftstilstand, men acceleratorernes fremragende funktion og de involverede teams kompetence har givet os mulighed for at overgå vores præstationsforventninger, "siger John Jowett, der står for heavy-ion-løb.

Med maskinen kørende med en energi på 8,16 TeV, en rekord for denne assymetriske kollisionstype, eksperimenterne har registreret mere end 380 milliarder kollisioner. Maskinen opnåede en maksimal lysstyrke over syv gange højere end oprindeligt forventet, samt enestående strålevetider. Ydeevnen er endnu mere bemærkelsesværdig i betragtning af at kollision af protoner med blyioner, som har en masse 206 gange større og en ladning 82 gange højere, kræver mange omhyggelige justeringer af maskinen.

Fysikerne analyserer nu de enorme mængder data, der er blevet indsamlet, som forberedelse til at præsentere deres resultater på vinterkonferencerne.

En begivenhed registreret af CMS-eksperimentet under LHCs proton-bly-ion-løb, for hvilket ikke færre end 449 partikelspor blev rekonstrueret. Kredit:CMS/CERN

I mellemtiden, CERNs acceleratorer tager en lang pause, kaldte det forlængede årsafslutning for tekniske stop (EYETS) indtil slutningen af ​​april 2017. Men, mens speederne kan være på ferie, det er de tekniske teams bestemt ikke. Vinterstoppet er en mulighed for at udføre vedligeholdelse på disse ekstremt komplekse maskiner, som består af tusinder af komponenter. Dette årlige stop forlænges med to måneder i 2017 for at tillade flere større renoveringsarbejder på acceleratorkomplekset og dets 35 kilometer maskiner. Partikler vender tilbage til LHC i foråret 2017.

  • En proton-bly-ion-kollision registreret af LHCb-eksperimentet i de sidste par dage af LHC's 2016-løb. Kredit:LHCb

  • Den integrerede lysstyrke i LHC med proton-protonkollisioner i 2016 i forhold til tidligere år. Lysstyrke er et mål for en kollideres effektivitet og er proportional med antallet af kollisioner. Den integrerede lysstyrke opnået af LHC i 2016 overgik langt forventningerne og er dobbelt så stor som ved en lavere energi i 2012. Kredit:CERN