Der LHC im Jahr 2018. (Maximilien Brice/Julien Marius Ordan/CERN) Zehn Jahre nach der Entdeckung des Higgs-Boson , ist der Large Hadron Collider dabei, Protonen auf beispiellosem Energieniveau zusammenzuschleudern, um weitere Geheimnisse über die Funktionsweise des Universums zu enthüllen.
Der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt startete im April nach einer dreijährigen Pause für Upgrades zur Vorbereitung seines dritten Betriebs wieder.
Ab Dienstag wird es fast vier Jahre lang rund um die Uhr mit einer Rekordenergie von 13,6 Billionen Elektronenvolt laufen, so die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN). auf einer Pressekonferenz bekannt gegeben letzte Woche.
Es wird zwei Protonenstrahlen – Teilchen im Atomkern – in entgegengesetzte Richtungen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um einen 27 Kilometer langen Ring schicken, der 100 Meter unter der schweizerisch-französischen Grenze liegt.
Die resultierenden Kollisionen werden von Tausenden von Wissenschaftlern im Rahmen einer Reihe von Experimenten aufgezeichnet und analysiert, darunter ATLAS, CMS, ALICE und LHCb, die die erhöhte Leistung zur Untersuchung nutzen werden Dunkle Materie , dunkle Energie und andere grundlegende Geheimnisse.
1,6 Milliarden Kollisionen pro Sekunde
„Wir wollen für die ATLAS- und CMS-Experimente 1,6 Milliarden Proton-Proton-Kollisionen pro Sekunde liefern“, sagte Mike Lamont, Leiter Beschleuniger und Technologie am CERN.
Dieses Mal werden die Protonenstrahlen auf weniger als 10 Mikrometer verengt – ein menschliches Haar ist etwa 70 Mikrometer dick –, um die Kollisionsrate zu erhöhen, fügte er hinzu.
Der neue Energietarif wird es ihnen ermöglichen, das Higgs-Molekül weiter zu untersuchen Boson , das der Large Hadron Collider erstmals am 4. Juli 2012 beobachtete.
Die Entdeckung revolutionierte die Physik zum Teil, weil das Boson in die Physik passte Standardmodell – die gängige Theorie aller fundamentalen Teilchen, aus denen die Materie besteht, und der Kräfte, die sie beherrschen.
Allerdings haben mehrere neuere Erkenntnisse Fragen zum Standardmodell aufgeworfen, und der neu aufgerüstete Collider wird sich eingehender mit dem Higgs-Boson befassen.
„Das Higgs-Boson ist mit einigen der tiefgreifendsten offenen Fragen der heutigen Grundlagenphysik verbunden“, sagte CERN-Generaldirektorin Fabiola Gianotti, die die Entdeckung des Bosons vor einem Jahrzehnt erstmals bekannt gab.
Im Vergleich zum ersten Lauf des Colliders, bei dem das Boson entdeckt wurde, wird es dieses Mal 20-mal mehr Kollisionen geben.
„Das ist ein erheblicher Anstieg, der den Weg für neue Entdeckungen ebnet“, sagte Lamont.
Joachim Mnich, Leiter Forschung und Informatik am CERN, sagte, es gebe noch viel mehr über das Boson zu lernen.
„Ist das Higgs-Boson wirklich ein Elementarteilchen oder handelt es sich um ein Verbundteilchen?“ er hat gefragt.
„Ist es das einzige Higgs-ähnliche Teilchen, das existiert – oder gibt es noch andere?“
„Neue Physik-Saison“
Frühere Experimente haben die Masse des Higgs-Bosons sowie von mehr als 60 vom Standardmodell vorhergesagten zusammengesetzten Teilchen wie dem Tetraquark bestimmt.
Aber Gian Giudice, Leiter der Abteilung für theoretische Physik am CERN, sagte, die Beobachtung von Teilchen sei nur ein Teil der Arbeit.
„Die Teilchenphysik will nicht nur das Wie verstehen – unser Ziel ist es, das Warum zu verstehen“, sagte er.
Zu den neun Experimenten des Large Hadron Collider gehört ALICE, das die Materie untersucht, die in den ersten 10 Mikrosekunden nach dem Experiment existierte Urknall , und LHCf, das die Kollisionen nutzt, um kosmische Strahlung zu simulieren.
Nach diesem Lauf wird der Collider im Jahr 2029 als High-Luminosity LHC zurückkommen und die Zahl der nachweisbaren Ereignisse um den Faktor 10 erhöhen.
Darüber hinaus die Wissenschaftler planen einen Future Circular Collider – ein 100 Kilometer langer Ring, der Energien von satten 100 Billionen Elektronenvolt erreichen soll.
Doch vorerst warten die Physiker gespannt auf die Ergebnisse des dritten Laufs des Large Hadron Collider.
„Eine neue Physik-Saison beginnt“, sagte CERN.
© Französische Medienagentur