Wielki Zderzacz Hadronów (LHC – Large Hadron Collider) został wyłączony. Przerwa wynika z potrzeby modernizacji największego na świecie akceleratora cząstek. Eksperymenty zostaną wznowione dopiero na wiosnę 2021 roku.

Operatorzy z Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN początkiem tygodnia wyłączyli Wielki Zderzacz Hadronów. Kompleks akceleratorów nie będzie funkcjonował przez około dwa lata, aby umożliwić niezbędne prace modernizacyjne i renowacyjne.

LHC to długi na 27 kilometrów tunel w kształcie torusa zakopany pod granicą francusko-szwajcarską. Tunel otoczony jest magnesami, które przyspieszają strumienie cząstek (zwykle protonów, czasem innych) do ogromnych prędkości, a następnie kierują je na siebie powodując zderzenia. Naukowcy dokładnie analizują pozostałości tych zderzeń w poszukiwaniu niewidocznych cegiełek, z których zbudowany jest Wszechświat.

Podczas ostatniej rundy eksperymentów, która trwała od 2015 do 2018 roku, w LHC zderzono około 16 biliardów protonów przy energii 13 TeV. Dane zgromadzone podczas tych kolizji to ponad 300 petabajtów – 300 milionów gigabajtów. Zostały one zarchiwizowane w bibliotekach centrum danych CERN i przyczyniły się do poszerzenia naszej wiedzy o podstawach fizyki i Wszechświata.

– Ta runda eksperymentów była imponująca. Przerosła nasze cele i oczekiwania. Wytworzyliśmy pięciokrotnie więcej danych niż podczas wcześniejszej rundy, przy niespotykanej dotąd energii 13 TeV – powiedział Frédérick Bordry z CERN i dodał, że modernizacja akceleratora przygotuje maszynę do jeszcze większej liczby kolizji przy energii projektowej 14 TeV.

– Oprócz wielu innych pięknych wyników, eksperymenty prowadzone w LHC w ciągu ostatnich kilku lat poczyniły ogromny postęp w zrozumieniu właściwości bozonu Higgsa – dodała Fabiola Gianotti, dyrektor generalna CERN. – Bozon Higgsa jest specjalną cząstką bardzo różną od innych elementarnych cząstek obserwowanych do tej pory. Jego właściwości mogą dostarczyć nam przydatnych wskazówek na temat fizyki wykraczającej poza Model Standardowy – dodała.

Kamień węgielny Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych – teorii, która najlepiej opisuje cząstki elementarne i siły, które je łączą – bozon Higgsa odkryto w CERN w 2012 r. I od tego czasu jest on tam badany. Fizycy w szczególności analizują sposób, w jaki bozon się rozpada lub przekształca w inne cząsteczki, aby sprawdzić przewidywania Modelu Standardowego.

W ciągu ostatnich trzech lat eksperymenty w LHC rozszerzyły pomiary tempa rozpadów bozonów Higgsa, w tym najbardziej powszechnego, ale trudnego do wykrycia rozpadu na kwarki denne. Eksperymenty ATLAS i CMS przedstawiły również zaktualizowany pomiar masy bozonów Higgsa z najlepszą jak dotąd precyzją.

Poza bozonem Higgsa, eksperymenty LHC dały szeroki wachlarz wyników i setki publikacji naukowych, w tym odkrycie nowych egzotycznych cząstek, takich jak bariony Xi-cc ++ czy pentakwarki.

Podczas dwuletniej przerwy (Long Shutdown 2 – LS2), cały kompleks – akceleratory i detektory zostaną wzmocnione i zaktualizowane do doświadczeń przewidzianych w kolejne rundzie eksperymentów, które mają zacząć się od 2021 roku. Magnesy oraz większość komponentów zostanie wymieniona na bardziej wydajne. Pojawią się też nowe systemy zasilania i chłodzenia.

Planowane zmiany będą także stanowić podstawę do projektu HL-LHC, którego rozpoczęcie zaplanowano po 2025 roku. HL-LHC (High-Luminosity LHC) znacznie zwiększy możliwości akceleratora. – Jeśli LHC do tej pory dał nam świecę, aby oświetlić to, co wcześniej było niewidoczne, HL-LHC pozwoli nam zabłysnąć reflektorem – mówiła w czerwcu podczas rozpoczęcia prac nad HL-LHC Tara Shears z Liverpool University.

Modernizacja ma pomóc zwiększyć potencjał dla nowych odkryć w fizyce. Ulepszenie sprawi, że Zderzacz będzie dużo bardziej wrażliwy na subtelne anomalie w prawach fizyki, a fizycy mają nadzieję, że te anomalie otworzą drzwi do zupełnie nowych teorii wszechświata.

 

 

Źródło: CERN, DziennikNaukowy