CERN, yeni fizik geliştirmek için kendini yeniden keşfetmeye devam ediyor: bunlar onun Higgs bozonunun ötesine geçmesine izin verecek iki strateji.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), insanlar tarafından şimdiye kadar yapılmış en büyük makinedir. Ve aynı zamanda en karmaşık olanlardan biridir. Fransa ve İsviçre sınırındaki CERN tesislerinde bulunan bu parçacık hızlandırıcıya yalnızca Higgs bozonunun keşfini borçlu değiliz; ayrıca medyada çok fazla önemi olmayan, ancak bilim adamlarına da yardımcı olan diğer birçok bulgu yeni fizik geliştirmek.

Protonların çarpışması sırasında ortaya çıkan bilgileri okumaktan ve toplamaktan sorumlu makineler olan dedektörler tarafından üretilen veri hacmi çok büyük. Bir yıllık çalışma boyunca, LHC’nin sahip olduğu yedi dedektör olan CMS, ATLAS, ALICE, LHCb, TOTEM, MoEDAL ve LHCf, araştırmacılara birkaç tane sağlar. on milyonlarca gigabayt Yeni bilgi elde etmek için dikkatlice işlenmesi ve analiz edilmesi gereken bilgiler.

Bir yıllık çalışma boyunca, LHC dedektörleri araştırmacılara on milyonlarca gigabayt bilgi sağlar.

Ancak, LHC her zaman çalışmıyor. Etkinlik aşamalarında bilim adamlarının daha önce tasarladıkları deneyler, teorilerini doğrulamak ve keşifler yapmak umuduyla yapılır, ancak planlanan deneyler zaten yapıldığında etkinlik durur. LHC kapanır ve teknisyenler, LHC’yi kontrol etmek için gerekli iyileştirmeleri yapmaya hazırlanır. yeni deneyler yapmakböylece kapatma ve faaliyet aşamaları ardışık olarak değiştirilir.

Bu noktaya ulaştıktan sonra, parçacık hızlandırıcıda bir adım daha ileri gitmemizi sağlamak için ne tür modifikasyonların yapılması gerektiğini kendimize sormamız mantıklıdır. yeni fizik arayışı. CERN’deki bilim adamları iki farklı strateji geliştirdiler. Bunlardan biri gaz pedalının parlaklığını artırmak, diğeri ise daha yüksek bir enerji seviyesi ile çalışmayı gerektiriyor. Çok daha yüksek. Ancak her ikisinin de ortak bir yanı var: yeni teknolojinin geliştirilmesini gerektiriyorlar.

Yüksek parlaklıkta LHC arayışında

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı şu anda kapanma aşamasında. Ölçen bir parametre olan parlaklığını artırmak için tam olarak değiştiriliyor. kaç tane potansiyel parçacık çarpışması birim alan ve zamanda üretilir. Parlaklık, ters femtobarnlarda ölçülür, böylece her biri protonlar arasındaki 100 trilyon çarpışmaya eşdeğerdir. Tabii ki, uzun bir ölçekte yaklaşık trilyonlar, yani ters bir femtobarn 100 milyon milyon çarpışmadır (1014).

Yüksek parlaklıkta LHC, her yıl 250 ters femtobarn üretebilmelidir.

Hızlandırıcıdaki deneylerin başladığı 2010 yılında faaliyetinin durduğu 2018 yılı sonuna kadar içerisinde 150 adet ters femtobarn üretilmiştir. CERN teknisyenlerinin mevcut planlamasına göre, LHC’nin parlaklığını artırmak için ihtiyaç duyduğu modifikasyonlar 2026’dan itibaren hazır olacak, bu nedenle yüksek parlaklıkta hızlandırıcı üretebilmelidir. 250 ters femtobarn faaliyet döneminin tamamı boyunca 4000’e ulaşana kadar her yıl.

Hızlandırıcının hem parlaklığını artırmak için konsantre parçacık kirişleri çarpışmadan hemen önce. Bu şekilde protonlar birbirine daha yakın olacak, bu da hızlandırıcının eğri yolu boyunca zıt yönlerde hızlandırıldıklarında ikisinin çarpışma olasılığını artıracaktır. Ve tahmin edebileceğimiz gibi, parçacık ışınlarını yoğunlaştırmak için kurulumda yapılması gereken değişikliklerin büyüklüğü çok büyük.

CMS dinleyicisi böyle görünür. Karmaşıklığı LHC’nin kendisinden bile daha fazladır.

CERN teknisyenleri şu anda CMS ve ATLAS dedektörlerine parçacık hızlandırıcıda hiç kullanılmamış bir niyobyum ve kalay bileşiminden yapılmış yeni süper iletken mıknatıslar yerleştiriyorlar. Bu süper iletken bileşik, mevcut mıknatısların 8 Tesla’sından manyetik alanın yoğunluğunu arttırmayı mümkün kılacaktır. 12 tesla’ya kadar yeni süper iletken mıknatıslarda ve aynı zamanda kirişlerin yolunu bükmek için kullanılan iki dipol mıknatısta da kullanılacak.

Fizikçiler, yüksek parlaklıktaki LHC’nin yeni fizik arayışında Standart Modelin ötesine geçmelerine izin vereceğini umuyor.

Ancak, hepsi bu değil. Hızlandırıcının ve yeni mıknatısların ihtiyaç duyduğu elektrik akımını taşımak için, elektrik akımlarını taşıyabilen yeni magnezyum borid kabloların kullanılması gerekmektedir. 100.000 ampere kadar ve çok yüksek sıcaklıklara dayanmak için. Enerji, Çevresel ve Teknolojik Araştırma Merkezi (CIEMAT), Oviedo Üniversitesi, Cantabria Fizik Enstitüsü, Madrid Otonom Üniversitesi ve Galiçya Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü, gelişime katılan İspanyol kurumlarından bazılarıdır. yüksek parlaklıkta LHC’ye ince ayar yapmak için gereken yeni teknolojilerin

Şimdiye kadar gördüğümüz her şey çok ilginç, ama en heyecan verici olanı, fizikçilerin deneyler başladığında yüksek parlaklıkta LHC’nin bize vereceği verileri analiz ederek elde etmeyi umdukları bilgi. İlk hedefiniz iyice öğrenmek Higgs bozonu üretimiBilim adamları, hızlandırıcının yılda bu parçacıklardan 15 milyon üreteceğinden emin oldukları için geçerli olacak bir amaç.

Ama bu hiç de değil. En heyecan verici fizikçiler, yüksek parlaklıkta LHC’nin onlara izin vereceğini umuyor. Standart Modelin ötesine geçintemel parçacıkların özelliklerini ve aralarında meydana gelen etkileşimlerin doğasını kabaca tanımlayan teoridir. Bu yeni fizik, ekstra boyutların varlığını, süpersimetrinin geçerliliğini veya kuarkların daha da temel parçacıklardan yapılıp yapılmadığını kanıtlayabilir veya çürütebilir. Yerçekiminin kuantum doğasını anlamamıza ve karanlık madde ve enerjinin kökenini açıklamamıza bile yardımcı olabilir.

Sonraki durak: yeni bir 100 TeV hızlandırıcı

19 Haziran 2020’de CERN yönetimi, inşaat projesini oybirliğiyle onayladı. yeni bir parçacık hızlandırıcı 100 km’den daha az bir çevreye sahip olmayacak dairesel (mevcut LHC’ninki 27 km’dir). Amacı, yeni fiziğin detaylandırılmasında bir adım daha ileri gitmek ve Standart Model’in sınırlarının ötesinde, yüksek parlaklıkta LHC’nin elimize neler getireceğini bilmek olacaktır.

CERN’in bir sonraki dairesel parçacık hızlandırıcısının çevresi 100 km olacak

CERN sorumluları tarafından açıklanan proje iki aşamaya ayrılıyor. İlki, ilk planlarına göre 2038’de başlayacak ve mevcut LHC’nin konumuna çok yakın bir çevrede 100 km’lik dairesel bir tünel kazmayı gerektirecek. O tünelin içinde inşa edecekler elektron-pozitron hızlandırıcı bu parçacıkların çarpıştığı anda Higgs bozonlarının üretimini en üst düzeye çıkarmak için gerekli enerjiye sahip olacak.

Hızlandırıcının kendisine ek olarak, bu projede yer alan bilim adamları, dedektör inşa etmek her çarpışmada üretilecek parçacıklar hakkında ihtiyaç duydukları tüm bilgileri almak için. Bu aletin karmaşıklığı, parçacık hızlandırıcınınki kadar veya mümkünse daha fazladır, bu da bu projenin kapsamı hakkında oldukça kesin bir fikir oluşturmamızı sağlar.

Dairesel hızlandırıcı ve dedektörlerin ezici boyutlarına rağmen, içeride dolaşan parçacık ışınları çok az yer kaplar.

LHC, Higgs bozonunun keşfinde kilit bir rol oynamıştır, ancak çalıştığı enerji seviyesi bu parçacığın özelliklerini araştırmak için yeterli değildir. Onu keşfetmek yeterliydi, ancak bilim adamları, ilerlemek ve onu arzulamak istiyorsak daha yüksek enerji seviyelerine ulaşmanın gerekli olduğuna ikna oldular. bu bozonu daha iyi tanıyın. Ve bu arada, yeni fiziğe erişin.

Projenin ilk aşaması bu yüzyılın ortalarında sona erecekti ve bu hızlandırıcı amacına ulaştığında, yerine en az en az çalışabilen başka bir dairesel hızlandırıcı inşa etmek için tamamen sökülecekti. 100 TeV (teraelektronvolt). Bu enerji seviyesi canavarcadır; Aslında mevcut LHC, 16 TeV’lik bir enerji ile çalışıyor ve bu, projenin bu yüzyılın sonuna kadar sürecek olan bu ikinci aşamasının ne kadar iddialı olduğu hakkında bir fikir edinmemizi sağlıyor.

Kapak Resmi | CERN (Anna Pantelia) Resimleri | Julia Williams | CERNDaha fazla bilgi | CERN | CPAN

– Haberler CERN, yeni fizik geliştirmek için kendini yeniden keşfetmeye devam ediyor: bunlar onun Higgs bozonunun ötesine geçmesine izin verecek iki strateji. aslen yayınlandı Xataka Juan Carlos Lopez’in fotoğrafı.

Orijinal kaynağı kontrol edin

Bunu severim:

Severim Yükleniyor…