Fyysikot ottivat vuonna 2008 Sveitsin Geneven ulkopuolella käyttöön suuren haadronikoppaan (LHC), joka on maailman suurin hiukkaskiihdytin ja kaikkien aikojen kallein tieteellinen kokeilu. Monille kustannukset ja odotus olivat sen arvoisia. Vuonna 2012 massiivinen kone havaitsi Higgs Bosonin tarkistamalla fysiikan standardimallin viimeisen suuren osan. Mutta tutkijat tietävät, että standardimalli ei ole täydellinen, koska siinä jätetään huomiotta asiat, kuten painovoima ja tumma aine. Siksi perjantaina rakennustyöt aloitettiin LHC: n huomattavan päivityksen parissa, raportoi Ian Sample The Guardianissa, ja kun se valmistuu vuonna 2026, tehokkaampi kiihdytin voi vain puhaltaa standardimallin kappaleiksi tai ainakin lisätä muutaman ryppyjä teoriaan.
Hiukkasfysiikka on yksi monimutkaisimmista tieteistä. Suurin osa ihmisistä, joiden kemian lukukausi on vyön alla, ymmärtää, että atomit koostuvat protoneista, neutroneista ja elektronista. Mutta siellä on paljon enemmän - protonit ja neutronit koostuvat kvarkeista, joita pitävät gluonit, yksi monista bosonityypeistä. Muihin alkuainehiukkasiin - niihin, joita tutkijoiden mielestä ei voida jakaa edelleen - sisältyy kuusi makua leptoneja ja Higgs, joka tunnetaan skalaarisena bosonina. Sitten on kymmeniä hiukkasia, jotka koostuvat noista alkuainehiukkasista, mukaan lukien hadronit, jotka on muodostettu kvarkeista ja gluoneista, ja mesonit, jotka on valmistettu kvarkeista ja anti-kvarkeista.
Vaikka tiede hiukkasten takana on vaikeaa, on helppo ymmärtää, kuinka tutkijat löytävät uusia hiukkasia tai vahvistaa teoreettisten hiukkasten olemassaolon - he murskaavat ne yhdessä ja katsovat palasia. BBC: n mukaan LHC toimii näin: "Tutkijat ampuvat kaksi hiukkaspalkkiä toisistaan melkein 17 mailin pituisen renkaan ympärillä melkein valon nopeudella. Ne palkit, joita ohjataan voimakkaiden magneettien avulla, risteytetään, jolloin partikkelit murskautuvat toisiinsa ja murtuvat elementtipalasiksi, jotka kestävät sekunnin murto-osan. Erittäin herkät ilmaisimet ottavat vastaan nopeat välähdykset siitä, mikä koostuu maailmankaikkeudesta.
BBC: n mukaan uutta päivitystä kutsutaan suuren kirkkauden LHC: ksi, ja se lisää näiden hiukkaspalkkien voimakkuutta lisäämällä törmäysten lukumäärää viidellä tai kymmenellä. Tätä varten, raportoi CERN, virastoa ylläpitävä virasto. LHC, he lisäävät 130 uutta voimakasta magneettia, jotka hallitsevat hiukkaspalkkia tarkemmin, mikä tekee todennäköisemmäksi, että hiukkaset murskautuvat toisiinsa. Ne myös liikuttavat joitain magneetteja ja lisäävät suprajohtavia kaapeleita LHC: n tehokkuuden parantamiseksi. Kaikki tämä johtaa 5–10 kertaa enemmän törmäyksiin, mikä tarkoittaa enemmän tietoa tutkittavaksi, ja se on tutkijoiden innoissaan. "Suuren kirkkauden omaava LHC on paikka, josta keräämme suurimman osan tiedoistamme, ja siinä mielessä etsinnän vaihe antaa meille tietää parhaiten maailmankaikkeudesta", Tala Shears Liverpoolin yliopistosta, joka työskentelee törmäyksessä, kertoo näyte. "Jos LHC on tähän mennessä antanut meille kynttilän valaisemaan sitä, mikä oli aiemmin näkymätöntä, korkean kirkkauden omaava LHC antaa meille paistaa valon."
Ryan F. Mandelbaum Gizmodossa kertoo, että vallan lisäämistä tarvitaan. Tutkijat toivoivat saavansa havainnon Higgs Bosonista vuonna 2012, he alkaisivat paljastaa myös muita hiukkasia, jotka voisivat täyttää tietomme kvantimaailmasta. Mutta nuo löytöt ovat olleet vaikeita. Tutkijat ovat löytäneet uusien hiukkasten "tuuskeja", jotka voivat järkyttää nykyisiä mallejamme, mutta vankempi törmäyslaite auttaisi tekemään entistä vankempia havaintoja. Mandelbaum kertoo myös voivansa löytää uusia hiukkasia, jotka auttavat selittämään pimeää ainetta, todistamaan uusien ulottuvuuksien olemassaolon ja tutkimaan muita fysiikan syviä mysteerejä.
"Jos LHC: ssä tällä hetkellä havaitut poikkeamat ilmenevät parin seuraavan vuoden aikana, mitä he saattavat hyvinkin tehdä, niin tarkastelemme suurella kirkkaudella - LHC on näiden löytöiden taustalla oleva fysiikka", Val Gibson, törmäyksessä työskentelevä Cambridgen fysiikan professori kertoo Samplelle. ”Se kääntäisi vakiomallin päähänsä. Se olisi täysin uraauurtavaa. "
Mandelbaum kertoo, että tehonlisäystä tarvitaan myös paremman kahvan saamiseksi Higgsissä. Vaikka se on havaittu, tutkijat eivät ole nähneet tarpeeksi hiukkasia tutkimaan sitä perusteellisesti. Nykyisellä kurssilla LHC: ltä kuluu sata vuotta tai enemmän, jotta kaikki tiedot Higgsin bosonista kerätään. Päivityksen kanssa se vie noin kymmenen. ”LHC on nyt numeropeli: Tarvitsemme mahdollisimman paljon dataa. Tutkimaan Higgsin bosonia sen havaitsemisen jälkeen vuonna 2012, mutta myös siksi, että on jo melko selvää, että muut uudet hiukkaset voivat olla harvinaisia ”, fyysikko Freya Blekman Belgiasta, Vrije Universiteit Brusselista, kertoo hänelle. "Joten tarvitsemme paljon tietoja."
Koneen päivitys tarkoittaa, että se on offline-tilassa kaksi vuotta vuodesta 2019 alkaen ja taas välillä 2024 - 2026. Koko päivityksen odotetaan maksavan noin 955 miljoonaa dollaria. Mutta jos historia on jokin oppitunti, se voi viedä pidempään ja maksaa odotettua enemmän. LHC: tä ovat vaivanneet kustannusylitykset ja tekniset ongelmat, mukaan lukien pari itsemurhaista vesimerkkiä ja patonkia pistävä kyyhkynen, jotka kumpikin pitivät konetta offline-tilassa useita viikkoja.
