Wielki Zderzacz Hadronów, po trzyletnim przestoju związanym z konserwacją i modernizacją, znowu działa. Niemal od razu zaczął wystrzeliwać wiązki protonów o niespotykanej dotąd energii.
Ten największy na świecie akcelerator cząstek (hadronów), znajdujący się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN w pobliżu Genewy, ostatnie trzy lata był nieaktywny. W tym czasie naukowcy i inżynierowie zajmowali się jego rozbudową i modernizacją. Teraz wystarczyło kilka dni regulacji, żeby Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC) zaczął bić własne rekordy. Pilotażowe strumienie protonów osiągnęły poziom energii 6,8 tera elektronowoltów (TeV). Poprzedni rekord, ustanowiony przez LHC w 2015 roku, wynosił 6,5 TeV.
Jörg Wenninger, który w CERN jest odpowiedzialny za koordynację Wielkiego Zderzacza Hadronów, powiedział, że nowy poziom jest „bardzo zbliżony do energii projektowej LHC, która wynosi 7 TeV”. Kiedy położone na terenie Francji i Szwajcarii urządzenie wznowi prawdziwą działalność naukową, co nastąpi prawdopodobnie w ciągu kilku miesięcy, międzynarodowy zespół LHC planuje zająć się zagadkami, które mogą skierować teorie fizyki w zupełnie nowe strony.
Wielki Zderzacz Hadronów rozkręca się powoli
Na razie Wenninger i jego koledzy wysyłają przez podziemny pierścień magnesów nadprzewodzących o średnicy 27 km oddzielne wiązki, składające się ze stosunkowo niewielkiej liczby protonów. Zanim rozpoczną zderzenia wysokoenergetyczne, inżynierowie chcą mieć całkowitą pewność, że zderzacz, po wprowadzeniu zmian podczas przestoju, może być bezpiecznie obsługiwany. W ten sposób chcą uniknąć kosztownej naprawy – podobnej do tej, którą trzeba było przeprowadzić wkrótce po pierwszym włączeniu LHC w 2008 roku.
Mike Lamont, dyrektor ds. akceleratorów i technologii w CERN, powiedział, że „podczas drugiego długiego przestoju kompleksu akceleratorowego w CERN maszyny i urządzenia przeszły poważne modernizacje. Sam LHC przeszedł szeroko zakrojony program konsolidacji i będzie teraz działał z jeszcze większą energią. Dzięki znacznym ulepszeniom w kompleksie wtryskiwaczy będzie dostarczał znacznie więcej danych do zmodernizowanych eksperymentów LHC”.
Podczas pierwszego uruchomienia LHC naukowcy zebrali dane, które pozwoliły w 2012 roku na odkrycie bozonu Higgsa – co przyniosło im nagrodę Nobla. Drugi przebieg, trwający od 2015 do 2018 roku, oznaczał wzrost energii i jasności, ale nie doszło wtedy do żadnych przełomowych odkryć na poziomie bozonu Higgsa. Nadchodząca trzecia seria będzie trwać do 2026 roku.
Czy Wielki Zderzacz Hadronów zmieni fizykę, jaką znamy?
W ciągu ostatnich trzech lat zespół LHC zmodernizował system magnesów, aby zawęzić ognisko wiązek, co pozwoliło na uzyskanie znacznie większej liczby zderzeń na sekundę. Ulepszono również oprogramowanie analityczne, które pozwala analizować 30 milionów przejść wiązek cząstek na sekundę. Na naszym blogu informowaliśmy, że również nasi rodacy uczestniczą w rozbudowie możliwości zderzacza. Pisaliśmy o tym w tekście „Polacy wykorzystują uczenie maszynowe, żeby trenować największe urządzenie na świecie”.
Dwa nowe eksperymenty, FASER i SND@LHC, zostały dodane do istniejącego zestawu detektorów LHC. Posłużą one do poszukiwania zjawisk, które wykraczają poza Model Standardowy fizyki. Takie zjawiska mogą pomóc nam lepiej zrozumieć naturę ciemnej materii, która wydaje się bogatsza od zwykłej materii widzialnej we Wszechświecie. Być może mogłyby one potwierdzić istnienie niewidzianych jeszcze cząstek supersymetrycznych, dodatkowych wymiarów, mikroskopijnych czarnych dziur lub piątej fundamentalnej siły natury.
Sam Harper, członek zespołu zajmującego się detektorem CMS w LHC, powiedział: „poluję na piątą siłę tak długo, jak długo jestem fizykiem cząstek elementarnych. Może to jest właśnie ten rok”. Na naszym blogu również pisaliśmy, jakich odkryć naukowych możemy się spodziewać w przeciągu najbliższych mi. Polecamy lekturę naszego artykułu „Co osiągnęła nauka w 2021 i co nam da w 2022?”.
Źródło: Universe Today