Η καινούργια διαδρομή του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων σύντομα θα αρχίσει να παράγει δεδομένα από πιο έντονες συγκρούσεις σωματιδίων υψηλότερης ενέργειας. Αξιωματούχοι του εργαστηρίου σωματιδιακής φυσικής του CERN ανακοίνωσαν ότι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) επανεκκινήθηκε με επιτυχία μετά από ένα τριετές πρόγραμμα συντήρησης και αναβαθμίσεων. Μέρες μετά την ενεργοποίησή του, στις 22 Απριλίου, οι μηχανικοί επιτάχυναν τις δύο δέσμες πρωτονίων αντίθετης κατεύθυνσης σε ενεργειακό επίπεδο ρεκόρ 6,8 TeV (τετραηλεκτρονιοβόλτ) ανά δέσμη και τώρα θα αρχίσουν να αυξάνουν τη φωτεινότητα πριν από τις πρώτες συγκρούσεις στις αρχές Ιουνίου.
Ο Large Hadron Collider (LHC) LHC έκλεισε το 2018 για να προχωρήσει σε εργασίες συντήρησης, ενοποίησης και αναβάθμισης στο συγκρότημα επιταχυντών του CERN. Μια τέτοια αναβάθμιση περιλάμβανε την αλλαγή του τρόπου με τον οποίο τα πρωτόνια στέλνονται στο σύμπλεγμα του επιταχυντή, ο οποίος δεν θα τροφοδοτείται πλέον από πρωτόνια, αλλά από αρνητικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου από τα οποία στη συνέχεια θα αφαιρούνται τα ηλεκτρόνια. Αυτά τα πρωτόνια κατόπιν θα ενώνονται με πιο αρνητικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου που θα υποβάλλονται στην ίδια διαδικασία. Διασταυρώνοντας επανειλημμένα τα αρνητικά και τα θετικά ιόντα είναι δυνατό να δημιουργηθούν σφιχτές και πιο λεπτές δέσμες πρωτονίων, πράγμα που σημαίνει περισσότερες συγκρούσεις σωματιδίων ανά δευτερόλεπτο.
credits:CERN
Αυτή η τρίτη περίοδος ενεργοποίησης του LHC, που ονομάζεται Run 3, θα διαρκέσει μέχρι το 2025 και θα προσφέρει στους επιστήμονες δεδομένα από συγκρούσεις όχι μόνο σε ενέργεια ρεκόρ αλλά και σε απαράμιλλους αριθμούς. Οι ανιχνευτές των πειραμάτων ATLAS και CMS αναμένεται να μετρήσουν περισσότερες συγκρούσεις σωματιδίων κατά τη διάρκεια αυτής της διαδρομής από ό,τι μέτρησαν συνολικά στις δύο προηγούμενες δοκιμές και πιο συγκεκριμένα, μαζί το πείραμα LHCb αναμένεται να μετρήσουν σχεδόν τριπλάσιες. Ο ανιχνευτής βαρέων ιόντων ALICE, ( από το Α Large Ion Collider Experiment , που αποτελεί ένα από τα επτά πειράματα που βρίσκονται στην περιφέρεια των 27 χιλιομέτρων της κυκλικής διαδρομής που διανύουν οι δέσμες πρωτονίων) υπολογίζεται να καταγράψει μια αύξηση κατά 50 φορές στον συνολικό αριθμό των συγκρούσεων βαρέων ιόντων.
Αναμένονται σημαντικές παρατηρήσεις
Ο άνευ προηγουμένου αριθμός συγκρούσεων θα επιτρέψει σε ομάδες φυσικών στο CERN και σε όλο τον κόσμο να μελετήσουν το μποζόνιο Higgs με μεγάλη λεπτομέρεια και να υποβάλουν το Καθιερωμένο Πρότυπο (στα αγγλικά standard Model που περιγράφει τη φυσική θεωρία των δομικών συστατικών της ύλης και των μεταξύ τους ισχυρών, ασθενών και ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων) της φυσικής των σωματιδίων στις πιο αυστηρές δοκιμές μέχρι τώρα.
Ο σχεδιασμός κατά την περίοδο του Run 3 περιλαμβάνει επίσης τη λειτουργία δύο νέων πειραμάτων, του FASER και του SND@LHC, που έχουν σχεδιαστεί για να αναζητούν τη φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, ειδικές συγκρούσεις πρωτονίου-ηλίου (χημικό στοιχείο) για να μετρηθεί πόσο συχνά παράγονται τα αντιπρωτόνια (σωματίδια αντιύλης των πρωτονίων) σε αυτές τις συγκρούσεις, καθώς και συγκρούσεις που περιλαμβάνουν ιόντα οξυγόνου που θα βελτιώσουν τις γνώσεις των επιστημόνων για τη φυσική των κοσμικών ακτίνων και για το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, μια κατάσταση της ύλης που υπήρχε λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
«Ο LHC έχει υποβληθεί σε ένα εκτεταμένο πρόγραμμα ενοποίησης και τώρα θα λειτουργεί με ακόμη υψηλότερη ενέργεια και, χάρη στις σημαντικές βελτιώσεις στο σύμπλεγμα εγχυτήρων, θα παρέχει σημαντικά περισσότερα δεδομένα στα αναβαθμισμένα πειράματα», σχολιάζει ο Mike Lamont, διευθυντής επιταχυντών του CERN.
Μόλις τελειώσει η περίοδος του Run 3 θα ξεκινήσει μια μεγάλη αναβάθμιση του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) προκειμένου να μετατραπεί σε High-Luminosity LHC (HL-LHC). Η αναβάθμιση HL-LHC που θα κοστίσει περισσότερο από 1,5 δισ. Ελβετικά φράγκα (1,1 δισ. £), στοχεύει στην αύξηση της φωτεινότητας του επιταχυντή κατά 10 φορές σε σχέση με το αρχικό μηχάνημα. Αυτό απαιτεί σημαντική τροποποίηση στη γραμμή δέσμης στους δύο μεγαλύτερους ανιχνευτές LHC - ATLAS και CMS με την προσθήκη υπεραγώγιμων μαγνητών 11-12 T και κοιλοτήτων προκειμένου να αυξηθεί ο αριθμός των συγκρούσεων μέσα σε αυτούς. Η αναβάθμιση περιλαμβάνει επίσης τροποποιήσεις στον ανιχνευτή του LHC, ώστε εκείνος να μπορεί να διαχειριστεί την αυξημένη φωτεινότητα. Η έναρξη λειτουργίας του αναβαθμισμένου HL-LHC αναμένεται να ξεκινήσει το 2029.
Πηγή: PhysicsWorld, CERN
