Baanbrekende op de HL-LHCPhoto: Julien Ordan / CERN) (CERN)
Vandaag zijn de werknemers op de wereld ‘ s grootste atom smasher zijn baanbrekend zijn op een prestatie-verbetering van de upgrade die zal wetenschappers in staat stellen om het gedrag nog groter en beter natuurkundige experimenten.
De upgrade zal de Large Hadron Collider in Genève, Zwitserland in de Hoge Lichtsterkte Large Hadron Collider (alleen voor de HL-LHC). De upgrade zal de machine te botsen nog meer deeltjes, mogelijk te helpen natuurkundigen zien van nieuwe dingen.
“De HL-LHC zal ons in staat stellen om veel dingen te doen, het openen van veel onontgonnen gebieden van onderzoek,” Rebeca Gonzalez Suarez, een postdoc research associate bij CERN, vertelde Gizmodo in een e-mail.
De Large Hadron Collider is in wezen twee 16-meter-ronde ringen die elkaar overlappen in vier plaatsen. Bundels van protonen (of zwaardere atomen) race rond het spoor in bijna de snelheid van het licht en botsen in een van de vier snijpunten. Enorme detectoren surround die kruisingen en opnemen van de deeltjes die in elkaar overgaan van de hoog-energetische botsingen. Ontdekkingen worden gedaan wanneer deze als gevolg van botsingen, zich anders gedragen dan de bestaande wetten van de fysica zou voorspellen, of als ze zich gedragen in het voorspeld, maar nog nooit eerder vertoonde manieren.
Dat betekent dat het maken van nieuwe ontdekkingen sneller vereist het maken van meer botsingen. En dat is precies wat de Hoge Lichtsterkte LHC zal doen. Momenteel is de LHC kan produceren een miljard botsingen tussen protonen per seconde, volgens een persbericht. De upgrade gepland voor voltooiing in 2026 zal dat door vijf tot zeven keer. Het vereist nieuwe magneten te helpen knijp de bundels van protonen, waardoor botsingen tussen de deeltjes meer waarschijnlijk, evenals andere nieuwe onderdelen om de efficiëntie te verhogen.
Natuurlijk, dit alles zal heel wat van de bouw. Een aantal jaar afsluiten om de upgrade te voltooien zal gebeuren rond het einde van 2023 tot begin 2024.
De Hoge Lichtsterkte LHC banden in sommige van de grotere problemen in de fysica nu, de grootste dat, sinds de officiële waarneming van het Higgs-boson, zijn er geen nieuwe deeltjes ontdekt (tenminste, niet bevestigd). Natuurkundigen hebben verwacht iets te vinden. Dat is inclusief theorie deeltjes die zou uitleggen enkele van de fundamentele natuurkunde’ lelijkheid of een verklaring te geven voor donkere materie, hints van nieuwe ruimtelijke dimensies, of echt een wegwijzer om ons te leiden in de richting van de antwoorden op de diepste natuurkunde vragen.
Een dergelijke upgrade zou maken van metingen van deeltjes zoals het Higgs-boson meer juist is. Het verzamelen van meer gegevens sneller betekent ook echt zeldzame gebeurtenissen zou er gebeuren vaker, waardoor natuurkundigen mogelijk vinden van afwijkingen die zouden leiden tot nieuwe natuurkunde.
“De LHC nu is een spel van nummers: we moeten zoveel mogelijk gegevens in. Om onderzoek naar het Higgs-boson na zijn ontdekking in 2012, maar ook omdat het vrij duidelijk is nu dat alle van de andere nieuwe deeltjes meer konden worden zeldzaam,” Freya Blekman, natuurkundige aan de Vrije Universiteit Brussel in België, vertelde Gizmodo. “Dus we moeten de ladingen van de gegevens.”
De upgrade kan ook ontdekkingen sneller plaatsvinden, zei ze. “De gegevens die zijn gebruikt voor de ontdekking van het Higgs-deeltje was slechts een fractie van een procent van de gegevens die wij nodig hebben om het te bestuderen. Het duurde honderden jaren aan het verzamelen van voldoende gegevens. Dus: we zijn een upgrade van de accelerator dus het duurt 10 jaar om genoeg data.”
En het Higgs-is misschien wel waar de meest voor de hand liggende voordeel zal worden, zei Gonzalez Suarez. “Het Higgs-boson is nog een erg nieuw deeltje en veel dingen over zijn nog onbekend. De toename van de lichtkracht opent een grote pad in de richting van de volledige voorstelling. Een duidelijk proces om te studeren aan de HL-LHC zal het dubbele van het Higgs-productie, die erg leuk is om te kijken voor experimenteel en zal ons vertellen hoe het Higgs-deeltje interageert met zichzelf.”
Na de Hoge Lichtsterkte LHC, er zijn al voorstellen en ideeën voor toekomstige experimenten. Een future linear collider (die zou schieten deeltjes in rechte lijnen in plaats van ringen) zou helpen bij het verfijnen van ons begrip van de fysica, hopelijk informeren fysici hoe ze moeten zoeken naar nieuwe deeltjes. Van daar, misschien CERN zal het bouwen van een 62-meter-ronde ring, ga voor brak om te vinden wat ze kan. In de tussentijd andere wetenschappers zullen op zoek gaan voor vreemder manieren om ter plaatse deeltjes, door misschien brengen detectoren in de plaatsen die de huidige detectoren niet kunnen waarnemen, zoals vele voeten van de centrale botsing.
De wetenschap heeft de data te werken. En zelfs de grootste experiment in de wereld heeft behoefte aan meer gegevens.
[CERN]