Der Large Hadron Collider wurde heute (5. Juli) neu gestartet und soll Partikel mit beispielloser Energie zusammenschleudern.
Das Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. liegt in CERN In der Nähe von Genf in der Schweiz ist die 27 Kilometer lange Schleife heute in Betrieb, nachdem sie vier Jahre lang Offline-Upgrades vorgenommen hat. Wenn diese Reparaturen abgeschlossen sind, wollen Wissenschaftler den riesigen Beschleuniger verwenden, um Protonen mit Rekordenergien von bis zu 13,6 Billionen Elektronenvolt (TeV) zusammenzuschlagen – ein Energieniveau, das die Wahrscheinlichkeit erhöhen sollte, dass der Beschleuniger Teilchen produziert, die noch von der Wissenschaft beobachtet werden müssen. .
Beschleuniger-Partikelstrahl-Upgrades haben ihre Leistungsreichweite mehr als erhöht; Eine Erhöhung des Komprimierungsgrades, wodurch die Strahlen dichter mit Partikeln werden, erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Kollision so sehr, dass der Beschleuniger voraussichtlich bei seiner dritten Drehung mehr Partikelwechselwirkungen aufnimmt als bei seinen beiden vorherigen Experimenten zusammen. In den vorangegangenen zwei Perioden, von 2009 bis 2013 und von 2015 bis 2018, Mais Smasher hat das Verständnis der Physiker darüber, wie die Bausteine der Materie interagieren, erweitert – genannt Standardform Es führte zu der lang erwarteten Entdeckung Higgs-BosonDas schwer fassbare Teilchen, das aller Materie ihre Masse verleiht.
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Aber trotz Beschleunigerexperimenten, die 3.000 wissenschaftliche Abhandlungen über viele kleine Entdeckungen und faszinierende Hinweise auf tiefere Physik hervorgebracht haben, müssen Wissenschaftler noch schlüssige Beweise für neue Teilchen oder völlig neue Physik finden. Nach diesem Upgrade hoffen sie, dass sich das ändern wird.
„Wir werden die Stärke der Wechselwirkungen des Higgs-Bosons mit Materie messen und die Teilchen zu beispielloser Präzision zwingen, und wir werden unsere Suche nach dem Zerfall des Higgs-Bosons fortsetzen. Dunkle Materie Neben der Suche nach weiteren Higgs-Bosonen“, Andreas Hooker, Sprecher des Large Hadron Collider Atlas-Kooperationein internationales Projekt, an dem Physiker, Ingenieure, Techniker, Studenten und Hilfspersonal beteiligt sind, sagte er in a Aussage (Öffnet in einem neuen Tab).
Innerhalb der 17 Meilen langen unterirdischen Schleife des LHC bewegen sich Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, bevor sie miteinander kollidieren. Ergebnisse? Es bilden sich neue und manchmal seltsame Partikel. Je schneller sich diese Protonen bewegen, desto höher ist ihre Energie. Je höher die Energie, desto größer ist die Masse der Moleküle, die Sie erzeugen können, indem Sie sie zusammenschlagen. Atombrecher wie der LHC erkennen potenzielle neue Teilchen, indem sie nach verräterischen Zerfallsprodukten suchen, da schwerere Teilchen normalerweise kurzlebig sind und sofort in leichtere Teilchen zerfallen.
Eines der Ziele des LHC ist die weitere Prüfung des Standardmodells, des mathematischen Rahmens, den Physiker verwenden, um alle auf der Welt bekannten fundamentalen Teilchen zu beschreiben. Universum und die Kräfte, mit denen sie interagieren. Obwohl es das Modell in seiner endgültigen Form seit Mitte der 1970er Jahre gibt, sind die Physiker noch lange nicht damit zufrieden und suchen ständig nach neuen Wegen, es zu testen und, wenn sie Glück haben, neue Physik zu entdecken, die scheitern wird.
Dies liegt daran, dass das Modell, obwohl es das bisher umfassendste und genaueste ist, große Lücken aufweist, sodass es überhaupt nicht erklären kann, wo die Stärken liegen Schwere Wer, woraus dunkle Materie besteht, oder warum es so viel mehr Materie gibt als Antimaterie im Universum.
Während Physiker den aufgerüsteten Beschleuniger nutzen wollen, um die Regeln des Standardmodells zu untersuchen und mehr über das Higgs-Boson zu erfahren, versetzen die Aufrüstungen der vier Hauptdetektoren des LHC ihn auch in eine gute Position, um nach Physik zu suchen, die über das bereits Bekannte hinausgeht. Die Hauptdetektoren der LHCs – ATLAS und CMS – wurden aufgerüstet, um mehr als doppelt so viele Daten zu sammeln wie zuvor bei ihrer neuen Mission zur Suche nach Partikeln, die über zwei Kollisionen hinweg bestehen bleiben können; Und der LHCb-Detektor, der jetzt zehnmal mehr Daten sammelt als zuvor, wird nach Brüchen in den grundlegenden Symmetrien des Universums suchen und nach Erklärungen dafür, warum das Universum mehr Materie als Antimaterie enthält.
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In der Zwischenzeit wird der ALICE-Detektor betrieben, um hochenergetische Ionenkollisionen zu untersuchen, die im Vergleich zu früheren Läufen eine 50-fache Zunahme der aufgezeichneten aufweisen werden. Beim Zusammenschlagen der Ionen erzeugen die Ionen – Atomkerne, die eine elektrische Ladung abgeben, indem sie Elektronen aus ihrer Orbitalhülle entfernen – eine subatomare Ursuppe namens Quark-Gluon-Plasma, einen Materiezustand, der nur während der ersten Mikrosekunden danach existierte die große Explosion.
Zusätzlich zu diesen Forschungsbemühungen wird eine Gruppe kleinerer Gruppen die Wurzeln anderer physikalischer Mysterien durch Experimente untersuchen, die das Innere von Protonen untersuchen werden. Verhaltensuntersuchung kosmische Strahlung; Und die Suche nach einem langen theoretischen magnetischen Monopol, einem hypothetischen Teilchen, das ein isolierter Magnet mit nur einem Magnetpol ist. Hinzu kommen zwei neue Experimente namens FASER (Advanced Search Experiment) und SND (Scattering and Neutrino Detector), die durch die Installation von zwei neuen Detektoren während der kürzlichen Abschaltung des Beschleunigers ermöglicht wurden. FASER wird nach sehr leichten und schwach wechselwirkenden Teilchen wie Neutrinos und dunkler Materie suchen, und SND wird ausschließlich danach suchen Neutrinosgespenstische Teilchen, die sich durch die meisten Materie bewegen können, ohne mit ihr zu interagieren.
Ein Teilchenphysiker, der besonders gespannt darauf ist, danach zu suchen, ist das lang erwartete Axon, ein seltsames hypothetisches Teilchen, das kein Licht emittiert, absorbiert oder reflektiert und ein Hauptverdächtiger dafür ist, woraus dunkle Materie besteht.
Diese dritte Runde des LHC soll vier Jahre dauern. Nach dieser Zeit werden die Kollisionen für weitere Upgrades, die den Collider auf noch höhere Leistungsniveaus bringen, erneut gestoppt. Nach der Aufrüstung und Wiederinbetriebnahme im Jahr 2029 soll der hochhelle Collider des LHC das Zehnfache der Daten der vorangegangenen drei Zyklen zusammen erfassen.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
