Banebrydende på HL-LHCPhoto: Julien Ordan / CERN) (CERN)
I dag, arbejdstagere på verdens største atom vrstica bryde jorden på en præstationsfremmende opgradering, der vil gøre det muligt for forskere at gennemføre endnu større og bedre fysik eksperimenter.
Opgraderingen vil vende Large Hadron Collider i Genève, Schweiz i Høj Lysstyrke Large Hadron Collider (HL-LHC). Opgraderingen vil gøre det muligt for maskinen at kollidere endnu flere partikler, potentielt hjælpe fysikere se nye ting.
“HL-LHC vil sætte os i stand til at gøre mange ting, der åbner mange uudforskede områder af forskning,” Rebeca Gonzalez Suarez, en postdoc forsker ved CERN, fortalte Gizmodo i en e-mail.
Large Hadron Collider er hovedsagelig to 16-mile-runde ringe, der overlapper hinanden i fire steder. Bundter af protoner (eller tungere atomer) løb rundt på spor på næsten lysets hastighed, og kollidere i en af de fire kryds. Enorme detektorer, der omgiver dem, krydsninger og optage partikler, der går hånd i hånd ud af højenergi kollisioner. Opdagelser er gjort, når disse som følge af kollisioner opfører sig anderledes end de eksisterende love for fysik ville forudsige—eller når de opfører sig i forudsagt, men aldrig-før-set måder.
Det betyder, at gøre nye opdagelser hurtigere kræver flere kollisioner. Og det er præcis, hvad Høj Lysstyrke LHC vil gøre. I øjeblikket, LHC kan producere en milliard kollisioner mellem protoner per sekund, ifølge en pressemeddelelse. Opgraderingen, der er planlagt til færdiggørelse i 2026, vil op at ved fem til syv gange. Det vil kræve nye magneter til at hjælpe presse de stråler af protoner, hvilket gør kollisioner mellem partikler er mere sandsynligt, samt andre nye dele for at øge effektiviteten.
Naturligvis er alt dette vil kræve en hel del af byggeriet. En flere år lukning for at afslutte opgraderingen vil ske omkring udgangen af 2023 til begyndelsen af 2024.
Den Høje Lysstyrke LHC bånd til nogle af de større emner i fysik lige nu, det største var, da den officielle observation af Higgs-bosonen, der ikke har været nogen nye partikler, opdagede (i det mindste ikke nogen bekræftede dem). Fysikere har forventet at finde noget ved nu. Det omfatter teoretiseret partikler, der ville kunne forklare nogle af de grundlæggende fysik’ grimhed eller give en forklaring på mørkt stof, antydninger af nye rumlige dimensioner, eller virkelig en vejviser til at vejlede os i retning af svar på de dybeste fysik spørgsmål.
En sådan opgradering vil foretage målinger af partikler, som Higgs-partiklen mere præcis. Indsamling af flere data hurtigere betyder også virkelig sjældne begivenheder ville ske oftere, så fysikere er med til potentielt at finde uregelmæssigheder, der vil føre til nye fysik.
“LHC nu er et tal spil: vi har brug for så meget data som muligt. At studere Higgs-boson efter sin opdagelse i 2012, men også fordi det er temmelig klart, at alle andre nye partikler kan være sjældne,” Freya Blekman, fysiker ved Vrije Universiteit Brussel i Belgien, fortalte Gizmodo. “Så vi har brug for masser af data.”
Opgraderingen kan også gøre opdagelser til at ske hurtigere, sagde hun. “De data, der blev brugt til opdagelsen af Higgs-partiklen var kun en brøkdel af en procent af de data, som vi er nødt til at studere det. Ville det tage hundredvis af år for at samle data nok. Så: vi er ved at opgradere speederen, så det kun tager 10 år at få data nok.”
Og Higgs er måske, hvor den mest oplagte fordel vil være, sagde Gonzalez Suarez. “Higgs-bosonen er stadig en meget ny partikel, og mange ting om det, er stadig ukendt. Den stigning i lysstyrke vil åbne en stor vej mod sin fulde betegnelse. En klar proces for at studere på HL-LHC vil være dobbelt Higgs-produktion, som vil være meget sjove at se, for eksperimentelt og vil fortælle os, hvordan Higgs-partiklen vekselvirker med sig selv.”
Efter High-Lysstyrke LHC, der er allerede forslag og ideer til fremtidige eksperimenter. En fremtidige lineære collider (hvilket ville skyde partikler i lige linjer i stedet for at ringe), ville hjælpe til at nuancere vores forståelse af fysik, forhåbentlig informere fysikere til, hvordan de skal se efter nye partikler. Fra der, måske CERN vil bygge en 62-kilometer-runde ring, som går til brød for at finde ud af, hvad de kan. I mellemtiden kan andre forskere vil fortsætte på udkig efter mere besynderlige måder at få øje på partikler, som måske sætte detektorer i områder, som den nuværende detektorer, der ikke kan observere, ligesom mange meter fra den centrale kollision.
Naturvidenskaben har brug for data for at arbejde. Og selv de største eksperiment i verden har brug for flere data.
[CERN]