Den store Hadron Collider har slået atomer sammen i næsten et årti og har gjort nogle utrolige opdagelser i processen. Nu lover en større opgradering af en af dens detektorer kombineret med en nylig boost i colliderens magt at gøre verdens største maskine endnu bedre til at låse universets subatomære hemmeligheder op.
I går, ifølge Paul Rincon på BBC, udskiftede ingeniører ved collideren en stor komponent kendt som en "pixel tracker" i Compact Muon Solenoid (CMS), en af de store eksperimenter langs LHC's oval. Denne procedures kompleksitet og sarte karakter gør den sammenlignelig med at udføre åbenhjertekirurgi på det massive videnskabelige instrument, der ligger rundt grænsen mellem Schweiz og Frankrig, rapporterer Rincon.
Collideren bruger 1.200 magneter til at styre to stråler af partikler, der bevæger sig med næsten lysets hastighed omkring den 16 kilometer lange ovale. Forskere krydser derefter disse bjælker, hvilket resulterer i højenergikollisioner, der undertiden afslører nye typer partikler. Opdagelser, der blev foretaget på LHC, inkluderer den spottede Higgs-boson samt andre eksotiske partikler, herunder pentaquarks og antikvarker. Langs partikelstrålens rute er fire hoveddetektorer, inklusive CMS, der henter signaler fra forskellige typer partikler skabt af kollisionerne.
Behovet for at opgradere CMS kommer fra en nylig opgradering af selve supercollideren. I 2015, efter to år med afvisning, begyndte LHC at operere ved 14 teravolt, næsten to gange energien fra de 8 teravolt, som den opererede på i de første par år. Kører på det lavere energiniveau kunne CMS-detektoren forestille stierne for 25 eller 30 ladede partikler ad gangen ved at tage ca. 40 millioner billeder pr. Sekund og optage dem som et overlejrede billeder, der måtte skilles fra hinanden.
Kollisioner med højere effekt vil producere dobbelt så mange partikelstier, hvilket betyder, at CMS skal indsamle endnu flere data. Den nye pixel tracker tillader CMS at gøre det. ”Det er som at erstatte et 66 megapixel kamera med et 124 megapixel kamera, ” fortæller Austin Ball, teknisk koordinator for CMS, til Rincon. ”Der er grænser for kameraanalogien - det er et 3D-billeddannelsessystem. Men pointen er, at det nye system er mere kraftfuldt til at adskille virkningerne af at have flere kollisioner ovenpå hinanden. ”
I går afsluttede teamet med at sætte den nye pixel tracker på plads. Men det er bare det første skridt. De er nødt til at teste den og sørge for, at den fungerer korrekt, før LHC tænder igen 1. maj. ”Det er som en lanceringsdato for en satellit, ” fortæller Ball Ryan F. Mandebaum hos Gizmodo. ”De sidste par måneder har været spændende, fordi vi har været under temmelig meget tidspress. I dag er det en vigtig kulminationsdag for at finde den installeret og monteret korrekt på strålerøret. ”
Derefter er den utroligt komplekse LHC kendt for sine forsinkelser. Det begyndte ikke engang at fungere før mere end to år efter den oprindelige lanceringsdato. Siden da har emner, herunder kortslutninger, flere selvmordsspidser og en baguette-bærende fugl ført til mange mindre nedlukninger og forsinkelser.
Ifølge en pressemeddelelse fra CERN, Den Europæiske Organisation for Nuklear Forskning, der driver LHC, vil den nye enhed til sidst blive erstattet af en tredje generation af pixel tracker, når LHC gennemgår en anden større opgradering omkring 2020.
