Wielki Zderzacz Hadronów wraca do pracy po trzyletniej przerwie
22 kwietnia 2022 roku największy i najpotężniejszy na świecie akcelerator cząstek elementarnych został ponownie włączony. W grudniu 2018 roku Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) znajdujący się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN pod Genewą w Szwajcarii został wyłączony, aby można było wprowadzić ulepszenia i aktualizacje. Po ponad trzyletniej przerwie LHC jest gotowy do trzeciej rundy badań.
Chociaż zamknięcie było zaplanowane, LHC również spotkały pewne opóźnienia wynikające z powodu pandemii COVID-19. Zespołom w CERN udało się jednak wprowadzić do akceleratora szereg aktualizacji i ulepszeń.
LHC działa poprzez przyspieszanie cząstek, takich jak protony, do prędkości bliskiej prędkości światła, przy której cząstki są zderzane ze sobą. Jako najpotężniejszy akcelerator na świecie LHC może generować setki milionów zderzeń cząstek na sekundę. Przy ekstremalnie wysokich energiach, jakie może wytworzyć LHC, naukowcy są w stanie badać tajemnicze zjawiska, takie jak ciemna materia i ciemna energia, które według nich istnieją, ale żadne z nich nie zostało jeszcze udowodnione ani wykryte. Niektóre ultraszybkie zderzenia wskazują na zachodzenie niezwykłych procesów fizycznych, które naukowcy chcą zbadać. Na przykład zderzenia mogą wytworzyć masywne cząstki, takie jak bozon Higgsa, czyli cząstkę elementarną, którą przewidział model standardowy fizyki cząstek elementarnych, a jej istnienie zostało udowodnione w CERN w 2012 roku. Chociaż LHC doprowadził do nowych badań fizyki podczas obu poprzednich, udanych rund, zespoły w CERN mają nadzieję, że przyspieszą swoje badania dzięki nowym ulepszeniom wprowadzonym podczas ostatniej przerwy. CERN m.in. zwiększył moc iniektorów (wtryskiwaczy) LHC, które dostarczają wiązki przyspieszonych cząstek do zderzacza. Podczas rundy drugiej, zakończonej w 2018 roku, zderzacz mógł przyspieszać wiązki cząstek do energii 6,5 TeV (teraelektronowolt), która obecnie została zwiększona do 6,8 TeV. Pojedynczy teraelektronowolt jest w przybliżeniu równy 1 bilionowi elektronowoltów (TeV). 1 TeV jest w przybliżeniu równoważny energii kinetycznej lecącego komara; to może nie wydawać się dużo, ale to ogromna energia dla pojedynczego protonu.
Aby osiągnąć ten znaczny wzrost energii, tysiące magnesów nadprzewodzących w LHC, które kierują wiązkami protonów, muszą „nauczyć się” dostosowywania się do silniejszego natężenia prądu po tak długim wyłączeniu. W tym celu trzeba było wykonać około 12 000 indywidualnych testów w ramach tzw. treningu magnetycznego. Wzrost energii pozwoli LHC na zderzenie jeszcze wyższych energii niż wcześniej, potencjalnie dając nowy wgląd w zachowanie cząstek. Naukowcy mają nadzieję zweryfikować model standardowy (wiodącą teorię naukową opisującą wszystkie znane siły i cząstki we Wszechświecie), aby lepiej wyjaśnić takie zagadki, jak istnienie ciemnej materii i ciemnej energii. W ramach trzeciej rundy zostaną przeprowadzone dwa nowe eksperymenty – FASER i SND@LHC – zaprojektowane w celu poszukiwania fizyki poza modelem standardowym oraz poprawy wiedzy na temat fizyki promieniowania kosmicznego i plazmy kwarkowo-gluonowej, stanu materii, który istniał wkrótce po Wielkim Wybuchu.
22 kwietnia 2022 roku o godzinie 12.16 CEST dwie wiązki protonów ruszyły w przeciwnych kierunkach 27-kilometrowym tunelem Wielkiego Zderzacza Hadronów z energią wtrysku 450 GeV. Runda trzecia potrwa do 2024 roku, kiedy nastąpi kolejne planowane zamknięcie. Podczas tej przerwy aktualizacja zawęzi wiązki protonów w zderzaczach, zwiększając liczbę jednoczesnych kolizji z 40 (w 2018 roku) do 120–250. Ulepszenia te będą tak znaczące, że po wznowieniu pracy w 2028 roku LHC otrzyma nową nazwę, stając się High Luminosity Large Hadron Collider (Wielkim Zderzaczem Hadronów o Wysokiej Jasności).
Opracowano na podstawie:
The Large Hadron Collider is about to turn back on after a 3-year hiatus
Large Hadron Collider restarts
