I 2008 tændte fysikere uden for Genève, Schweiz, den store Hadron Collider (LHC), verdens største partikelaccelerator og det dyreste videnskabseksperiment, der nogensinde er udtænkt. For mange var omkostningerne og ventetiden det værd. I 2012 opdagede den massive maskine Higgs Boson og bekræftede det sidste store stykke af fysikens standardmodel. Men forskere ved, at standardmodellen ikke er komplet, da den ignorerer ting som tyngdekraft og mørkt stof. Derfor fredag begyndte konstruktionen af en større opgradering af LHC, rapporterer Ian Sample hos The Guardian, og når den er færdig i 2026, kan den kraftigste accelerator bare sprænge standardmodellen i stykker eller i det mindste tilføje et par rynker til teorien.
Partikelfysik er en af de mere komplicerede videnskaber derude. De fleste mennesker med et semester med kemi under deres bælte forstår, at atomer består af protoner, neutroner og elektroner. Men der er meget mere - protoner og neutroner består af kvarker, der holdes sammen af gluoner, en af flere typer boson. Andre elementære partikler - dem, som forskerne ikke mener, kan opdeles yderligere - inkluderer seks smag af leptoner og Higgs, kendt som en skalærboson. Derefter er der snesevis af partikler, der består af disse elementære partikler, inklusive hadroner, der er konstrueret af kvarker og gluoner og mesoner, der er lavet af en kvark og anti-kvark.
Mens videnskaben bag partiklerne er vanskelig, er det let at forstå, hvordan forskere finder nye partikler eller bekræfter eksistensen af teoretiske partikler - de smadrer dem sammen og ser på stykkerne. Det er i det væsentlige, hvordan LHC fungerer, rapporterer BBC - forskere skyder to stråler af partikler på hinanden omkring en næsten 17 mil lang ring med næsten lysets hastighed. Disse bjælker, styret af kraftige magneter, krydses derefter, hvilket får partiklerne til at smadre ind i hinanden og bryde i elementære stykker, der varer i en brøkdel af et sekund. Meget følsomme detektorer henter de hurtige blink af, hvad der udgør vores univers.
BBC rapporterer, at den nye opgradering kaldes LHC med høj lysstyrke, og det øger intensiteten af disse partikelbjælker, hvilket øger antallet af kollisioner med en faktor på fem eller 10. For at gøre det, rapporterer CERN, agenturet, der driver LHC, de tilføjer 130 nye kraftige magneter, der mere præcist vil kontrollere partikelstrålen, hvilket gør det mere sandsynligt, at partikler vil smadre ind i hinanden. De bevæger sig også nogle magneter og tilføjer superledende kabler for at forbedre LHC's effektivitet. Alt dette vil resultere i fem til ti gange flere sammenstød, hvilket betyder, at der er flere data at studere, og det har forskere begejstret. "LHC med høj lysstyrke er, hvor vi vil indsamle det meste af vores data, og i den forstand er det fasen af vores udforskning, der lader os finde ud af det meste om universet, " siger Tara Shears fra Liverpool University, der arbejder på collideren, fortæller prøve. ”Hvis LHC indtil videre har givet os et lys til at belyse det, der tidligere var uset, vil LHC med høj lysstyrke lade os skinne en lyskaster.”
Ryan F. Mandelbaum hos Gizmodo rapporterer, at styrket øges. Forskere håbede, at efter opdagelse af Higgs Boson i 2012, ville de også begynde at afdække andre partikler, der kunne udfylde vores viden om kvanteverdenen. Men disse fund har været undvigende. Forskere har fundet "whiffs" af nye partikler, der kunne forstyrre vores nuværende modeller, men en mere robust collider ville hjælpe med at gøre mere solide detektioner. Mandelbaum siger også, at det kunne finde nye partikler, der hjælper med at forklare mørkt stof, bevise eksistensen af nye dimensioner og udforske andre dybe mysterier i fysikken.
"Hvis de afvigelser, vi ser i LHC i øjeblikket manifesterer sig i de næste par år, hvilket de godt kan gøre, hvad vi vil se på med den høje lysstyrke - LHC er fysikken, der ligger til grund for disse opdagelser, " Val Gibson, en professor i fysik ved Cambridge, der arbejder på collideren, fortæller Sample. ”Det ville vende standardmodellen på hovedet. Det ville være helt banebrydende. ”
Mandelbaum rapporterer, at power boost også er nødvendigt for at få et bedre håndtag på Higgs. Selvom det er blevet opdaget, har forskere ikke set nok af partiklen til at undersøge den i dybden. Med den nuværende hastighed vil det tage LHC hundrede år eller mere at samle alle data om Higgs boson. Med opgraderingen tager det cirka ti. ”LHC nu er et talespil: Vi har brug for så mange data som muligt. At studere Higgs-bosonen efter opdagelsen i 2012, men også fordi det i øjeblikket er temmelig klart, at andre nye partikler kunne være sjældne, ”fortæller fysikeren Freya Blekman fra Vrije Universiteit Brussel i Belgien. ”Så vi har brug for en masse data.”
Opgradering af maskinen betyder, at den vil være offline i to år, der begynder i 2019, og igen mellem 2024 og 2026. Hele opgraderingen forventes at koste omkring 955 millioner dollars. Men hvis historien er en lektion, kan det tage længere tid og koste mere end forventet. LHC er blevet plaget af omkostningsoverskridelser og tekniske problemer, herunder et par selvmordsspidser og en baguette-knasende duve, som hver tog maskinen offline i flere uger.
