Et meget specielt løb for LHCb-eksperimentet

For første gang, LHCb-eksperimentet på CERN har indsamlet data samtidigt i collider og i fast-target-tilstande. Med dette, LHCb -specialkørslen er endnu mere speciel.

De seneste to uger har været afsat til specielle kørsler af Large Hadron Collider (LHC), i slutningen af ​​LHC 2017 -protonløbet og før vinterlukningen. En kørsel involverede protonkollisioner ved en energi på 5,02 TeV, hovedsagelig for at angive en reference for at sammenligne med bly-ion-kollisionsdata. Det ekstraordinære i år er, at en lille mængde neongas blev injiceret i strålerøret nær LHCb -eksperimentets interaktionspunkt. Dette gjorde det muligt for fysikere at indsamle proton-neon på samme tid som proton-proton kollisionsdata.

Når (ædle) gasser injiceres i strålerøret for at kollidere med protoner, LHCb-eksperimentet er i "fast mål" -tilstand, i modsætning til standard "collider" -tilstand. Men i modsætning til traditionelle eksperimenter med faste mål, hvor strålen af ​​accelererede partikler er rettet mod et tæt fast eller flydende mål, her kolliderer LHC -protoner med en håndfuld neonkerner injiceret nær kollisionspunktet og flyder i strålerøret. Disse kerner forurener lidt det næsten perfekte LHC -vakuum, men de betingelser, de skaber - hvor trykket er i størrelsesordenen 10 ^-7 millibar-anses stadig for at være typiske for miljøer med meget højt vakuum.

Der er to hovedårsager til at indsamle proton-gas-kollisionsdata ved LHC. På den ene side, disse data hjælper med at forstå nukleare effekter (dvs. afhængigt af typen af ​​kerner involveret i kollisionerne), påvirker produktionen af ​​bestemte typer partikler (J/ψ og D0 mesoner), hvis undertrykte produktion anses for at være kendetegnende for kvark-gluonplasma. Kvark-gluonplasma er den tilstand, hvor stoffet fyldte universet et par milliontedele af et sekund efter Big Bang var, når protoner og neutroner endnu ikke var dannet, sammensat af kvarker, der ikke bindes sammen og derefter frit kan bevæge sig på egen hånd.

På den anden side, proton-neon-interaktioner er vigtige for også at studere kosmiske stråler-stærkt energiske partikler, mest protoner, kommer uden for solsystemet - når de kolliderer med kerner i Jordens atmosfære. Neon er en af ​​komponenterne i Jordens atmosfære, og den minder meget om nuklear størrelse det meget mere rigelige nitrogen og oxygen.

Denne gasindsprøjtningsteknik blev oprindeligt designet til at måle lysstyrken på acceleratorens bjælker, men dets potentiale blev hurtigt genkendt af LHCb -fysikerne, og det bruges nu også til dedikerede fysiske målinger. I 2015 og 2016, LHCb-eksperimentet udførte allerede specielt proton-helium, proton-neon og proton-argon kører. I oktober i år, kun i otte timer, LHC accelererede og kolliderede xenonkerner, tillod de fire store LHC-eksperimenter at registrere xenon-xenon-kollisioner for første gang.

Dette seneste 11-dages proton-neon-løb vil give fysikere mulighed for at indsamle et datasæt, der er 100 gange større end alle proton-neon-kollisionsdata indsamlet indtil nu på LHC, og de første resultater af analyserne forventes til næste år.