Large Hadron Collider går op til et hidtil uset energiniveau

Ti år efter at den opdagede Higgs-bosonen, er Large Hadron Collider ved at begynde at smadre protoner sammen på hidtil usete energiniveauer i sin søgen efter at afsløre flere hemmeligheder om, hvordan universet fungerer.

Verdens største og mest kraftfulde partikelkolliderer startede igen i april efter en tre-årig pause for opgraderinger som forberedelse til sin tredje kørsel.

Fra tirsdag vil den køre døgnet rundt i næsten fire år med en rekordenergi på 13,6 billioner elektronvolt, meddelte Den Europæiske Organisation for Nuklear Forskning (CERN) på en pressebriefing i sidste uge.

Det vil sende to stråler af protoner – partikler i kernen af ​​et atom – i modsatte retninger med næsten lysets hastighed rundt om en 27 kilometer (17 mil) ring, der er begravet 100 meter under den schweizisk-franske grænse.

De resulterende kollisioner vil blive registreret og analyseret af tusindvis af videnskabsmænd som en del af en række eksperimenter, herunder ATLAS, CMS, ALICE og LHCb, som vil bruge den forbedrede kraft til at sondere mørkt stof, mørk energi og andre fundamentale mysterier.

1,6 milliarder kollisioner i sekundet

"Vi sigter mod at levere 1,6 milliarder proton-proton-kollisioner i sekundet" til ATLAS- og CMS-eksperimenterne, sagde CERNs chef for acceleratorer og teknologi Mike Lamont.

Denne gang vil protonstrålerne blive indsnævret til mindre end 10 mikron – et menneskehår er omkring 70 mikrometer tykt – for at øge kollisionshastigheden, tilføjede han.

Den nye energihastighed vil give dem mulighed for yderligere at undersøge Higgs-bosonen, som Large Hadron Collider først observerede den 4. juli 2012.

Opdagelsen revolutionerede fysikken til dels, fordi bosonet passede ind i standardmodellen – mainstream-teorien om alle de fundamentale partikler, der udgør stoffet, og de kræfter, der styrer dem.

Men flere nylige fund har rejst spørgsmål om standardmodellen, og den nyligt opgraderede kollider vil se på Higgs-bosonen mere i dybden.

"Higgs-bosonen er relateret til nogle af de mest dybtgående åbne spørgsmål i fundamental fysik i dag," sagde CERN-generaldirektør Fabiola Gianotti, som først annoncerede bosonens opdagelse for et årti siden.

Sammenlignet med kolliderens første løb, der opdagede bosonen, vil der denne gang være 20 gange flere kollisioner.

"Dette er en betydelig stigning, der baner vejen for nye opdagelser," sagde Lamont.

Joachim Mnich, CERNs chef for forskning og databehandling, sagde, at der stadig var meget mere at lære om bosonen.

"Er Higgs-bosonen virkelig en fundamental partikel, eller er det en komposit?" spurgte han.

"Er det den eneste Higgs-lignende partikel, der eksisterer - eller er der andre?"

'Ny fysiksæson'

Tidligere eksperimenter har bestemt massen af ​​Higgs-bosonen, såvel som mere end 60 sammensatte partikler forudsagt af standardmodellen, såsom tetraquark.

Men Gian Giudice, leder af CERNs afdeling for teoretisk fysik, sagde, at observation af partikler kun er en del af jobbet.

"Partikelfysik ønsker ikke blot at forstå hvordan - vores mål er at forstå hvorfor," sagde han.

Blandt Large Hadron Colliders ni eksperimenter er ALICE, som sonderer det stof, der eksisterede i de første 10 mikrosekunder efter Big Bang, og LHCf, som bruger kollisionerne til at simulere kosmiske stråler.

After this run, the collider will come back in 2029 as the High-Luminosity LHC, increasing the number of detectable events by a factor of 10.

Beyond that, the scientists are planning a Future Circular Collider—a 100-kilometer ring that aims to reach energies of a whopping 100 trillion electronvolts.

But for now, physicists are keenly awaiting results from the Large Hadron Collider's third run.

"A new physics season is starting," CERN said. + Udforsk yderligere

Large Hadron Collider restarts after three-year break

© 2022 AFP