Το Large Hadron Collider (LHC) αποκτά μεγάλη ώθηση στην απόδοσή του. Δυστυχώς, για τους λάτρεις της πρωτοποριακής φυσικής, το όλο θέμα πρέπει να κλείσει για δύο χρόνια, ενώ η δουλειά ολοκληρώνεται. Όμως, μόλις ενεργοποιηθεί και λειτουργεί, οι βελτιωμένες δυνατότητές του θα το κάνουν ακόμα πιο ισχυρό.
Η ουσία του Large Hadron Collider είναι να επιταχύνει τα σωματίδια και στη συνέχεια να τα κατευθύνει να συγκρούονται μεταξύ τους σε θαλάμους. Οι κάμερες και οι ανιχνευτές εκπαιδεύονται σε αυτές τις συγκρούσεις και τα αποτελέσματα παρακολουθούνται με ελάχιστη λεπτομέρεια. Έχει να κάνει με την ανακάλυψη νέων σωματιδίων και νέων αντιδράσεων μεταξύ των σωματιδίων και την παρακολούθηση του τρόπου αποσύνθεσης των σωματιδίων.
Αυτό το κλείσιμο ονομάζεται Long Shutdown 2 (LS2.) Το πρώτο κλείσιμο ήταν το LS1 και πραγματοποιήθηκε μεταξύ του 2013 και του 2015. Κατά τη διάρκεια του LS1 βελτιώθηκε η ισχύς του collider, όπως και οι δυνατότητες εντοπισμού του. Το ίδιο θα συμβεί και κατά τη διάρκεια του LS2, όταν οι μηχανικοί θα ενισχύσουν και θα αναβαθμίσουν ολόκληρο το σύμπλεγμα επιταχυντών και τους ανιχνευτές. Οι εργασίες προετοιμάζονται για την επόμενη διαδρομή του LHC, η οποία θα ξεκινήσει το 2021. Είναι επίσης να προετοιμαστεί για ένα έργο που ονομάζεται έργο High-Luminosity LHC (HL-LHC), το οποίο ξεκινά το 2025.
Η πορεία των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ LS1 και LS2 ονομάζεται δεύτερη εκτέλεση και ξεκίνησε από το 2015 έως το 2018. Αυτή η εκτέλεση παρήγαγε μερικά εντυπωσιακά αποτελέσματα και ένας τόνος δεδομένων που πρέπει να επεξεργαστούν. Σύμφωνα με το CERN, η δεύτερη εκτέλεση παρήγαγε 16 εκατομμύρια δισεκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων με ενέργεια 13 TeV (tera-electron volt) και μεγάλα σύνολα δεδομένων για συγκρούσεις μολύβδου-μολύβδου με ενέργεια 5.02 TeV. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ισοδύναμο 1.000 ετών ροής βίντεο 24/7 που είναι αποθηκευμένο στο αρχείο δεδομένων του CERN.
«Η δεύτερη διαδρομή του LHC ήταν εντυπωσιακή…» - Frédérick Bordry, Διευθυντής CERN για Επιταχυντές και Τεχνολογία.
Η τεράστια κρυφή μνήμη δεδομένων από τα πειράματα κατά τη διάρκεια της δεύτερης εκτέλεσης του LHC επισκιάζει τα δεδομένα από την πρώτη εκτέλεση, και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το επίπεδο ενέργειας του συγκρουστήρα σχεδόν διπλασιάστηκε στα 13 TeV. Παίρνει όλο και πιο δύσκολο να αυξηθεί το επίπεδο ενέργειας ενός collider, και αυτό το δεύτερο κλείσιμο θα αυξήσει την ενέργεια από 13 TeV σε 14 TeV.
«Η δεύτερη διαδρομή του LHC ήταν εντυπωσιακή, καθώς θα μπορούσαμε να παραδώσουμε πολύ πέρα από τους στόχους και τις προσδοκίες μας, παράγοντας πέντε φορές περισσότερα δεδομένα από ό, τι κατά την πρώτη εκτέλεση, με την άνευ προηγουμένου ενέργεια 13 TeV», δήλωσε ο Frédérick Bordry, Διευθυντής του CERN για Accelerators και Τεχνολογία. "Με αυτό το δεύτερο μεγάλο κλείσιμο που ξεκινά τώρα, θα προετοιμάσουμε το μηχάνημα για ακόμη περισσότερες συγκρούσεις στην ενεργειακή σχεδίαση των 14 TeV."
Από κάθε μέτρο, ο LHC ήταν επιτυχής. Για αρκετές δεκαετίες, η ύπαρξη του μποζονίου Higgs και του πεδίου Higgs ήταν το κεντρικό ζήτημα στη φυσική. Όμως, η τεχνολογία και η μηχανική που απαιτούνται για να χτίσει ένα συγκολλητικό αρκετά ισχυρό για να το βρουν απλά δεν ήταν διαθέσιμο. Η κατασκευή του LHC κατέστησε δυνατή την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012.
«Το μποζόν του Higgs είναι ένα ειδικό σωματίδιο…» - Fabiola Gianotti, Γενικός Διευθυντής του CERN.
«Εκτός από πολλά άλλα όμορφα αποτελέσματα, τα τελευταία χρόνια τα πειράματα του LHC έχουν σημειώσει τεράστια πρόοδο στην κατανόηση των ιδιοτήτων του μποζονίου Higgs», προσθέτει η Fabiola Gianotti, Γενική Διευθύντρια του CERN. «Το μποζόνιο Higgs είναι ένα ειδικό σωματίδιο, πολύ διαφορετικό από τα άλλα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής. Οι ιδιότητές της μπορεί να μας δώσουν χρήσιμες ενδείξεις σχετικά με τη φυσική πέρα από το πρότυπο μοντέλο. "
Η ανακάλυψη του μακρά θεωρητικού μποζονίου Higgs είναι το κορυφαίο επίτευγμα του LHC, αλλά όχι το μοναδικό. Πολλά μέρη του Τυπικού Μοντέλου Φυσικής ήταν δύσκολο να δοκιμαστούν πριν από την κατασκευή του LHC. Εκατοντάδες επιστημονικές εργασίες έχουν δημοσιευτεί για τα αποτελέσματα του LHC, και έχουν ανακαλυφθεί ορισμένα νέα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των εξωτικών πεντακουάρκ και ενός νέου σωματιδίου με δύο βαριά κουάρκ, που ονομάζεται "Xicc ++".
Μετά τις αναβαθμίσεις στο LS2, θα ξεκινήσει η τρίτη εκτέλεση. Ένα από τα έργα στην τρίτη περίοδο είναι το έργο High-Luminosity LHC (HL-LHC). Η φωτεινότητα είναι μία από τις δύο κύριες παραμέτρους των συγκρούσεων. Η πρώτη είναι τάση, η οποία βελτιώνεται από 13 TeV σε 14 TeV κατά τη διάρκεια του LS2. Το άλλο είναι η φωτεινότητα.
Η φωτεινότητα σημαίνει αυξημένο αριθμό συγκρούσεων και, ως εκ τούτου, περισσότερα δεδομένα. Δεδομένου ότι πολλά από τα πράγματα που οι φυσικοί θέλουν να παρατηρήσουν είναι πολύ σπάνια, ένας μεγαλύτερος αριθμός συγκρούσεων αυξάνει τις πιθανότητες να τις δει. Κατά τη διάρκεια του 2017, ο LHC παρήγαγε περίπου τρία εκατομμύρια μποζόνια Higgs ετησίως, ενώ το LHC υψηλής φωτεινότητας θα παράγει τουλάχιστον 15 εκατομμύρια μποζόνια Higgs ετησίως. Αυτό είναι σημαντικό επειδή παρόλο που ήταν ένα τεράστιο επίτευγμα για τον εντοπισμό του μποζονίου Higgs, υπάρχουν ακόμα πολλοί φυσικοί που δεν γνωρίζουν για το αόριστο σωματίδιο. Με τον τετραπλασιασμό του αριθμού των Higgs boson που παράγονται, οι φυσικοί θα μάθουν πολλά.
"Η πλούσια συγκομιδή της δεύτερης εκτέλεσης επιτρέπει στους ερευνητές να αναζητήσουν πολύ σπάνιες διαδικασίες." - Eckhard Elsen, Διευθυντής Έρευνας και Πληροφορικής στο CERN.
Όλα τα δεδομένα που αποθηκεύονται στο CERN από τη δεύτερη εκτέλεση του LHC θα σημαίνει ότι οι φυσικοί θα παραμείνουν απασχολημένοι κατά τη διάρκεια του LS2. Μπορεί να υπάρχουν πράγματα που κρύβονται σε αυτήν τη μαζική συλλογή δεδομένων που κανείς δεν έχει δει ακόμα. Δεν θα υπάρχει ξεκούραση για τον ανυπόμονο στρατό των φυσικών σωματιδίων.
«Η πλούσια συγκομιδή της δεύτερης εκτέλεσης επιτρέπει στους ερευνητές να αναζητήσουν πολύ σπάνιες διαδικασίες», δήλωσε ο Eckhard Elsen, Διευθυντής Έρευνας και Πληροφορικής στο CERN. «Θα είναι απασχολημένοι καθ 'όλη τη διάρκεια του τερματισμού εξετάζοντας το τεράστιο δείγμα δεδομένων για πιθανές υπογραφές νέας φυσικής που δεν είχαν την ευκαιρία να προκύψουν από την κυρίαρχη συμβολή των διαδικασιών του Standard Model. Αυτό θα μας καθοδηγήσει στο HL-LHC όταν το δείγμα δεδομένων θα αυξηθεί κατά μια ακόμη τάξη μεγέθους. "
- Δελτίο Τύπου CERN: Το LHC προετοιμάζεται για νέα επιτεύγματα
- Δελτίο Τύπου CERN: Το πείραμα LHCb του CERN αναφέρει παρατήρηση εξωτικών σωματιδίων πεντακουάρκ
- Δελτίο Τύπου CERN: Το πείραμα LHCb είναι γοητευτικό που ανακοινώνει την παρατήρηση ενός νέου σωματιδίου με δύο βαριά κουάρκ
- Ιστοσελίδα CERN: Υψηλής φωτεινότητας LHC
- Δελτίο Τύπου CERN: Το LHC: Ένα ισχυρότερο μηχάνημα
- Καταχώριση Wikipedia: Higgs boson
- Ιστοσελίδα CERN: Το τυπικό μοντέλο
