Deeltjesbotsingen op wereldrecord energieniveaus

Stralen van protonen cirkelen opnieuw rond de 27 kilometer lange ring van de botser en markeren het einde van een meerjarige onderbreking van upgradewerkzaamheden.

in 2022, CERN De LHC herstart na meer dan drie jaar onderhoud en updates, bekend als Long Shutdown 2 (LS2). Eenmaal opnieuw opgestart, zal het vermogen stijgen naar wereldrecords wanneer CERN de LHC Run 3 begint te bedienen voor natuurkundig onderzoek. Vervolgens wordt op 4 juli #Higgs10 herdacht, de 10e verjaardag van de ontdekking van het Higgs-deeltje.

De Large Hadron Collider (LHC), ’s werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller, is na een onderbreking van meer dan drie jaar weer opgestart voor onderhouds-, integratie- en moderniseringswerkzaamheden. Vandaag, 22 april 2022, om 12:16 CET, circuleren twee protonenbundels in tegengestelde richtingen rond de 27 kilometer lange ring van de Large Hadron Collider met een injectie-energie van 450 miljard elektronvolt (450 gigaelektronvolt). ).

Deze bundels roteren op de injectie-energie en bevatten een relatief klein aantal protonen. “Hoge intensiteit en energie-intensieve botsingen zijn over twee maanden”, zegt Rodri Jones, hoofd van de balkenafdeling van CERN. “Maar de eerste pakketten vertegenwoordigen de succesvolle herstart van het gaspedaal na al het harde werk van een lange shutdown.”

LHC-tunnel bij punt 1. Credit: CERN

“Machines en faciliteiten hebben aanzienlijke upgrades ondergaan tijdens de tweede verlengde sluiting van het CERN-versnellercomplex”, zegt Mike Lamont, directeur van versnellers en technologie bij CERN. “De LHC zelf heeft een uitgebreid fusieprogramma ondergaan en zal nu op een hoger vermogen werken en, dankzij belangrijke verbeteringen in het injectorcomplex, aanzienlijk meer gegevens opleveren voor de opgewaardeerde LHC-experimenten.”

Experimentele bundels circuleerden in oktober 2021 voor een korte periode in de LHC. De stralen die vandaag circuleren, markeren echter niet alleen het einde van de tweede lange stopzetting van de Large Hadron Collider, maar ook het begin van de voorbereidingen voor vier jaar fysieke gegevensverzameling, die naar verwachting deze zomer zal beginnen. .

Tot die tijd zullen LHC-experts de klok rond werken om de machine geleidelijk opnieuw op te starten en de energie en dichtheid van de bundels veilig te verhogen voordat de botsingen aan de experimenten worden geleverd met een record-energie van 13,6 biljoen elektronvolt (13,6 elektronvolt).

Tijdens deze derde run van de LHC, Run 3 genaamd, zullen machine-experimenten gegevens verzamelen van botsingen met niet alleen recordenergie, maar ook met ongeëvenaarde aantallen. Zowel de ATLAS- als de CMS-experimenten kunnen verwachten meer botsingen te krijgen tijdens het uitvoeren van fysica dan in de twee vorige fysica-runs samen, terwijl de LHCb, die een volledige regeneratie heeft ondergaan tijdens het afsluiten, kan hopen het aantal botsingen te verdrievoudigen. Ondertussen kan ALICE, een detector die zich toelegt op het bestuderen van zware ionenbotsingen, een vijftigvoudige toename verwachten van het totale aantal geregistreerde ionenbotsingen, dankzij de recente voltooiing van een belangrijke upgrade.

Door het ongekende aantal botsingen kunnen internationale teams van natuurkundigen bij CERN en over de hele wereld het Higgs-deeltje tot in detail bestuderen en het standaardmodel van de deeltjesfysica en zijn verschillende uitbreidingen aan de strengste tests tot nu toe onderwerpen.

Andere dingen om naar uit te kijken in Play 3 zijn de lancering van twee nieuwe ervaringen, sneller En [email protected], ontworpen om te zoeken naar natuurkunde die verder gaat dan het standaardmodel; Speciale botsingen van proton en helium standaard- Hoeveel isotopen van protonen worden bij deze botsingen uit antimaterie geproduceerd; en botsingen met zuurstofionen die de kennis van natuurkundigen zouden verbeteren kosmische straling fysica en de Quark-gluon plasmaeen toestand die kort daarna bestond de grote explosie.