CERN-ov poboljšani Veliki hadronski sudarač ponovno će se pokrenuti nakon prekida Higgsovog bozona

Gotovo dvije godine nakon što je CERN zatvorio svoj Veliki hadronski sudarač (LHC) radi popravka, znanstvenici su ponovno priprema se za razbijanje čestica unutar hladnog prstena od 27 km - samo ovaj put s dovoljno energije da rasprsne jednu tonu bakar.

Trogodišnja "sezona dva" LHC-a, kako je CERN naziva, započet će kasnije ovog mjeseca sa supernapunjenom opremom i injektorima sposobnim proizvodeći 13 tera-elektron-voltnih (TeV) sudara energije, gotovo dvostruko više od 8 TeV koliko je bilo moguće 2012. kada su istraživači CERN-a otkrili the Kvantna čestica Higgsov bozon.

Dok je LHC proizveo jednu česticu Higgsovog bozona, istraživači se nadaju snažnijem LHC-u, koji može proizvesti jednu milijardu sudara u sekundi, povećat će šanse za stvaranje Higgsovih bozona tijekom sudara i tako pružiti više mogućnosti za usporedbu eksperimenata s

Standardni model fizike čestica. Uostalom, mogla bi postojati cijela obitelj čestica Higgsovog bozona koje nije bilo moguće otkriti s manje moćnim sudaračem.

I, ako je priroda ljubazna, sudari također mogu predstavljati priliku za promatranje tamne tvari. Međutim, na predstavljanju preuređenog LHC-a, znanstvenici CERN-a upozorili su da bi mogla potrajati dva desetljeća da se pronađe tamna tvar.

“Ne znamo hoćemo li ove godine pronaći tamnu tvar. Ne znamo. Želimo saznati što nam priroda sprema i moglo bi biti da je tamna tvar na mjestu gdje je možemo početi proizvoditi i vidjeti je ove godine. Ili bi moglo biti da ćemo tek s više godina podataka početi uočavati znakove toga. Možda će nam trebati 20 godina", rekao je Dave Charlton, glasnogovornik eksperimenta ATLAST u CERN-u.

Ipak, postoje nade da će snažniji sudarač donijeti nova otkrića. Prednost više energije može se objasniti poznatom Einsteinovom jednadžbom E=MC2.

“Ovo kaže da je masa ekvivalentna energiji. Ako želite proizvesti novo agregatno stanje koje ima određenu masu, tada morate imati energiju za njegovu proizvodnju. Do sada nismo pronašli stvari poput tamne tvari ili druge dokaze o novim česticama koje nadilaze standardni model. Veća energija omogućuje nam pristup novom režimu mase", rekao je fizičar iz CERN-a i voditelj Compact Muon Solenoid, Tiziano Camporesi.

Očekuje se da će snažniji LHC također generirati tone podataka. Godine 2012. LHC je generirao jedan petabajt u sekundi dok je radio. Međutim, CERN je zadržao samo djelić toga, što iznosi još uvijek pozamašnih 30PB podataka godišnje (otprilike 1,2 milijuna Blu-ray diskova).

Odgovarajući na pitanje ZDNeta, Charlton je rekao da će novi LHC proizvoditi oko pet puta više podataka od svojih prethodnika, dok će detektori LHC-a pokupiti dvostruko više podataka, zahtijevajući oštru kompresiju režim. Camporesi je međutim dodao da CERN ne koristi "grubu silu" kako bi se nosio s eksplozijom podataka, dodajući da centru neće biti potrebno "eksponencijalno povećanje računalne snage".

Osim povećanja njegovog energetskog kapaciteta, CERN je također ojačao LHC novim magnetima, opremom za proizvodnju veće energije i uži snopovi, poboljšana kriogenika, elektronika otporna na zračenje i sigurniji vakuum za ubrzavanje čestica.

S obzirom na skoro potpunu rekonstrukciju LHC-a, CERN ne žuri s pokretanjem svojih prvih sudara čestica, dijelom zato što snažniji LHC ima potencijal otopiti automobil. Očekuje se da će prvi sudari početi do lipnja nakon dodatnih testiranja.

"Ovo je gotovo novi stroj", rekao je glavni direktor CERN-a Rolf-Dieter Heuer. "Morate zapamtiti da smo tijekom gašenja stroj otvarali u biti svakih 20 metara, svi spojevi između magneta su pregledani, 30 posto konektora je prepravljeno. 100 posto od ovih 10.000 konektora ojačano je da budu stabilni na stijenama, čak i ako se magneti pomiču dok se hlade prema toplima ili obrnuto."

"Morate biti vrlo oprezni pri uključivanju lasera velike snage, da tako kažem, jer ima dovoljno snage da može otopiti 500 kg bakra - svaki snop, oba snopa zajedno, jednu tonu bakra. Zapravo, mi to ne želimo učiniti", rekao je Heuer.

Sigurnost u LHC-u poboljšana je dodatnim sigurnosnim ventilima postavljenim duž sudarača, koji se mogu koristi se za oslobađanje viška tlaka iz tekućeg helija koji se koristi za hlađenje supravodljivog magneti.

Ti magneti duž prstena pomažu povećati energiju čestica koje putuju duž dvije odvojene cijevi s ozbiljno snažnim vakuumom koji je, prema CERN-u, jači od vakuuma između Zemlje i mjesec. Supravodljivi elektromagneti ohlađeni su na -271,3°C kako bi se uklonio otpor materijala dok prolaze kroz njih.

Još jedna dodana sigurnosna značajka bilo je 27 000 novih shuntova koji su postavljeni na 10 200 visokostrujnih spojeva - supravodljivih međukonekcija - koji se nalaze između magneta na LHC-u. Shuntovi će osigurati alternativni put za struju od 11 000 ampera da prođe u slučaju kvara.

CERN je danas objavio a video s pojedinostima o neuobičajenim uvjetima obavljanja radova na održavanju u tunelu, koji je na najnižoj točki 180 m ispod površine zemlje i ima usku stazu kojom se radnici mogu kretati oko njega. Ali budući da su pristupne točke tunelu od 27 km udaljene 3 km, inženjeri bi se vozili biciklima između točaka, što je naravno značilo pronalaženje parkirnog mjesta i za njih.

U LHC je ugrađena nova elektronika otporna na zračenje kako bi se zamijenile komponente koje su pretrpjele habanje zbog zračenja uzrokovanog prethodnim sudarima.

Znanstvenici u CERN-u namjeravaju generirati sudare na 13 TeV do kraja svibnja ili početkom lipnja nakon početnog rada na cirkulirajućim snopovima protona u tjednu koji počinje 23. ožujka. Ovo je uslijedilo nakon probe prošle subote kojom su snopovi protona pušteni kroz segment prstena od 10 km, što je prva aktivnost od gašenja LHC-a.

Zavirite u CERN s našom galerijom Tehnologija velikog hadronskog sudarača

Pročitajte više o LHC-u

• 'Uočili smo novi bozon': Fizičari CERN-a tvrde da je Higgs uspio
• CERN želi kolosalan novi sudarač
  
• Tragovi Higgsovog bozona pronađeni u CERN-u
• Zašto je CERN izabrao OpenStack