Большой адронный коллайдер (LHC) значительно повышает свою производительность. К сожалению, для поклонников новаторской физики все это должно быть закрыто на два года, пока работа завершена. Но как только он снова заработает, его расширенные возможности сделают его еще более мощным.
Суть Большого адронного коллайдера состоит в том, чтобы ускорить частицы и затем направить их на столкновение друг с другом в камерах. Камеры и детекторы проходят обучение на этих столкновениях, и результаты отслеживаются в мельчайших деталях. Все дело в обнаружении новых частиц и новых реакций между частицами и наблюдении за тем, как частицы распадаются.
Это отключение называется Long Shutdown 2 (LS2). Первое отключение было LS1, и оно происходило между 2013 и 2015 годами. Во время LS1 была улучшена мощность коллайдера, а также его возможности обнаружения. То же самое произойдет во время LS2, когда инженеры будут усиливать и модернизировать весь ускорительный комплекс и детекторы. Работы готовятся к следующему запуску LHC, который начнется в 2021 году. Он также должен подготовить проект под названием LHC с высокой яркостью (HL-LHC), который начнется в 2025 году.
Прогон экспериментов, проведенных между LS1 и LS2, называется вторым прогоном и проходил с 2015 по 2018 год. Этот прогон дал некоторые впечатляющие результаты, и куча данных еще предстоит обработать. По данным CERN, во втором цикле было получено 16 миллионов миллиардов протон-протонных столкновений при энергии 13 ТэВ (тера-электронных вольт) и большие наборы данных для столкновений свинец-свинец при энергии 5,02 ТэВ. Это означает, что в архиве данных CERN хранится эквивалент 1000 лет потокового видео в режиме 24/7.
«Второй запуск LHC был впечатляющим…» - Фредерик Бордри, директор CERN по ускорителям и технологиям.
Огромный кэш данных экспериментов во время второго запуска LHC затмевает данные первого запуска, и все потому, что уровень энергии коллайдера почти удвоился до 13 ТэВ. Повышать уровень энергии коллайдера становится все труднее, и во время второго останова энергия возрастет с 13 ТэВ до 14 ТэВ.
«Второй запуск LHC был впечатляющим, поскольку мы смогли достичь гораздо большего, чем наши цели и ожидания, производя в пять раз больше данных, чем во время первого запуска, при беспрецедентной энергии 13 ТэВ», - сказал Фредерик Бордри, директор по ускорителям CERN и технологии. «С этим вторым длительным остановом, начинающимся сейчас, мы подготовим машину к еще большему количеству столкновений при проектной энергии 14 ТэВ».
По всем параметрам LHC был успешным. В течение нескольких десятилетий существование бозона Хиггса и поля Хиггса было центральным вопросом в физике. Но технологии и инженерия, необходимые для создания коллайдера, достаточно мощного, чтобы найти его, просто не были доступны. Конструкция LHC сделала возможным открытие бозона Хиггса в 2012 году.
«Бозон Хиггса - это особая частица…» - Фабиола Джанотти, Генеральный директор CERN.
«Помимо многих других прекрасных результатов, за последние несколько лет эксперименты на LHC достигли огромного прогресса в понимании свойств бозона Хиггса», - добавляет Фабиола Джанотти, Генеральный директор CERN. «Бозон Хиггса - это особая частица, очень отличающаяся от других элементарных частиц, наблюдаемых до сих пор; его свойства могут дать нам полезные указания о физике за пределами Стандартной Модели ».
Открытие давно теоретизированного бозона Хиггса - это коронное достижение БАК, но не единственное. Многие части Стандартной модели физики было трудно проверить до того, как был построен LHC. Сотни научных работ были опубликованы по результатам LHC, и были обнаружены некоторые новые частицы, включая экзотические пятиугольники и новую частицу с двумя тяжелыми кварками, названную «Xicc ++».
После обновления в LS2 начнется третий запуск. Одним из проектов третьего запуска является проект LHC с высокой яркостью (HL-LHC). Светимость - одно из двух основных соображений в коллайдерах. Первый - это напряжение, которое улучшается с 13 ТэВ до 14 ТэВ во время LS2. Другой светимость.
Яркость означает увеличенное количество столкновений и, следовательно, больше данных. Поскольку многие вещи, которые физики хотят наблюдать, встречаются очень редко, большее число столкновений увеличивает шансы их увидеть. В течение 2017 года LHC производил около трех миллионов бозонов Хиггса в год, тогда как LHC с высокой светимостью будет производить не менее 15 миллионов бозонов Хиггса в год. Это важно, потому что хотя это было огромное достижение - обнаружить бозон Хиггса, многие физики не знают о неуловимой частице. Путем пятикратного увеличения числа произведенных бозоном Хиггса физики многому научатся.
«Богатый урожай второго цикла позволяет исследователям искать очень редкие процессы». - Экхард Элсен, директор по исследованиям и вычислениям в ЦЕРН.
Все данные, хранящиеся в CERN со второго запуска LHC, будут означать, что физики будут заняты во время LS2. В этой огромной коллекции данных могут быть скрыты вещи, которые еще никто не видел. Не будет покоя жаждущей человечеству армии физиков элементарных частиц.
«Богатый урожай второго цикла позволяет исследователям искать очень редкие процессы», - сказал Экхард Элсен, директор по исследованиям и вычислительным технологиям в CERN. «Они будут заняты во время остановки, изучая огромную выборку данных на предмет возможных сигнатур новой физики, у которых не было шансов выйти из доминирующего вклада процессов Стандартной модели». Это приведет нас в HL-LHC, когда выборка данных увеличится еще на один порядок ».
- ЦЕРН Пресс-релиз: LHC готовится к новым достижениям
- Пресс-релиз ЦЕРН: Эксперимент CERN LHCb сообщает о наблюдении частиц экзотического пентакварка
- ЦЕРН Пресс-релиз: эксперимент LHCb очарован, чтобы объявить о наблюдении новой частицы с двумя тяжелыми кварками
- Веб-страница CERN: LHC с высокой яркостью
- ЦЕРН Пресс-релиз: LHC: более сильная машина
- Статья в Википедии: бозон Хиггса
- Веб-страница CERN: стандартная модель
