W 2008 r. Poza Genewą w Szwajcarii fizycy uruchomili Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), największy na świecie akcelerator cząstek i najdroższy eksperyment naukowy, jaki kiedykolwiek opracowano. Dla wielu koszt i czekanie były tego warte. W 2012 r. Masywna maszyna wykryła bozon Higgsa, weryfikując ostatni znaczący fragment standardowego modelu fizyki. Ale badacze wiedzą, że Model Standardowy nie jest kompletny, ponieważ ignoruje on rzeczy takie jak grawitacja i ciemna materia. Właśnie dlatego w piątek rozpoczęto budowę znacznej modernizacji LHC, informuje Ian Sample w The Guardian, a kiedy zostanie ukończona w 2026 r., Mocniejszy akcelerator może po prostu rozerwać model standardowy na kawałki lub przynajmniej dodać kilka zmarszczki na teorii.
Fizyka cząstek jest jedną z bardziej skomplikowanych nauk. Większość ludzi z semestrem chemii u pasa rozumie, że atomy składają się z protonów, neutronów i elektronów. Ale jest o wiele więcej - protony i neutrony składają się z kwarków połączonych razem przez gluony, jeden z kilku rodzajów bozonów. Inne cząstki elementarne - te, które według naukowców nie mogą być dalej dzielone - obejmują sześć smaków leptonów i Higgów, znanych jako bozon skalarny. Istnieją dziesiątki cząstek zbudowanych z tych cząstek elementarnych, w tym hadrony, które zbudowane są z kwarków i gluonów, oraz mezony wykonane z kwarku i antykwarku.
Choć nauka stojąca za cząsteczkami jest trudna, zrozumienie, w jaki sposób naukowcy znajdują nowe cząstki lub potwierdzają istnienie cząstek teoretycznych, jest łatwe - rozbijają je razem i patrzą na kawałki. W zasadzie tak działa LHC, donosi BBC - naukowcy strzelają do siebie dwie wiązki cząstek wokół prawie 17-kilometrowego pierścienia z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Te wiązki, kierowane przez potężne magnesy, są następnie krzyżowane, powodując rozbicie się cząstek i rozbicie na elementy elementarne, które trwają ułamek sekundy. Bardzo czułe detektory wychwytują szybkie błyski tego, co składa się na nasz wszechświat.
BBC informuje, że nowa aktualizacja będzie się nazywać LHC o wysokiej jasności i zwiększy intensywność wiązek cząstek, zwiększając liczbę zderzeń pięciokrotnie lub 10. W tym celu informuje CERN, agencja, która prowadzi LHC, dodają 130 nowych silnych magnesów, które precyzyjniej kontrolują wiązkę cząstek, zwiększając prawdopodobieństwo, że cząstki się zderzą. Przesuwają także magnesy i dodają kable nadprzewodzące, aby poprawić wydajność LHC. Wszystko to spowoduje pięć do dziesięciu razy więcej kolizji, co oznacza więcej danych do zbadania, a naukowcy są podekscytowani. „LHC o wysokiej jasności to miejsce, w którym zbieramy większość naszych danych, i w tym sensie jest to faza naszej eksploracji, która pozwala nam dowiedzieć się więcej o wszechświecie”, Tara Shears z Liverpool University, która pracuje nad zderzaczem, mówi Próbce. „Jeśli do tej pory LHC dało nam świecę do oświetlania tego, czego wcześniej nie widziałem, LHC o wysokiej jasności pozwoli nam zaświecić reflektor”.
Ryan F. Mandelbaum z Gizmodo informuje, że potrzebne jest zwiększenie mocy. Naukowcy mieli nadzieję, że po wykryciu bozonu Higgsa w 2012 r. Zaczną również odkrywać inne cząstki, które mogłyby wypełnić naszą wiedzę o świecie kwantowym. Ale te znaleziska były nieuchwytne. Naukowcy odkryli „powiewy” nowych cząstek, które mogłyby zakłócić nasze obecne modele, ale bardziej solidny zderzak pomógłby w wykrywaniu bardziej solidnych detekcji. Mandelbaum mówi również, że może znaleźć nowe cząsteczki, które pomogą wyjaśnić ciemną materię, udowodnić istnienie nowych wymiarów i odkryć inne głębokie tajemnice w fizyce.
„Jeśli anomalie, które obecnie obserwujemy w LHC, pojawią się w ciągu najbliższych kilku lat, co mogą zrobić, to na co będziemy patrzeć przy wysokiej jasności - LHC to fizyka leżąca u podstaw tych odkryć”, Val Gibson, profesor fizyki z Cambridge, który pracuje nad zderzaczem, mówi Sample. „To wywróciłoby standardowy model na głowę. Byłoby to całkowicie przełomowe. ”
Mandelbaum informuje, że zwiększenie mocy jest również potrzebne, aby uzyskać lepszą kontrolę nad Higgsem. Mimo że został wykryty, badacze nie widzieli wystarczająco dużo cząsteczki, aby zbadać ją dogłębnie. Przy obecnym tempie zgromadzenie wszystkich danych dotyczących bozonu Higgsa zajęłoby LHC sto lat lub więcej. Po aktualizacji zajmie to około dziesięciu. „LHC to teraz gra liczbowa: potrzebujemy jak największej ilości danych. Studiować bozon Higgsa po jego odkryciu w 2012 r., Ale także dlatego, że jest już całkiem jasne, że jakiekolwiek inne nowe cząstki mogą być rzadkie - mówi fizyk Freya Blekman z Vrije Universiteit Brussel w Belgii. „Więc potrzebujemy mnóstwo danych.”
Uaktualnienie urządzenia oznacza, że będzie ono nieaktywne przez dwa lata, począwszy od 2019 r., I ponownie między 2024 a 2026 r. Oczekuje się, że całe uaktualnienie będzie kosztowało około 955 mln USD. Ale jeśli historia jest jakąś lekcją, może to potrwać dłużej i kosztować więcej niż oczekiwano. LHC nękane są przekroczeniami kosztów i problemami technicznymi, w tym kilkoma samobójczymi łasami i gołębiem głuszącym bagietki, z których każde wyłączało maszynę na kilka tygodni.
