De Large Hadron Collider (LHC), ’s werelds krachtigste deeltjesversneller, zal vanaf 5 juli protonen tegen elkaar slaan met ongekende energieniveaus.
Wetenschappers zullen de gegevens opnemen en analyseren, die naar verwachting het bewijs zullen leveren van “nieuwe fysica” – of fysica die verder gaat dan het standaardmodel van de deeltjesfysica, dat verklaart hoe de bouwstenen van materie op elkaar inwerken, dat wordt bepaald door vier fundamentele krachten.
LHC
De Large Hadron Collider is een complexe gigantische machine die is ontworpen om de deeltjes te bestuderen die de kleinste bekende bouwstenen van alle dingen zijn.
Structureel is het een ringvormig spoor van 27 km dat 100 m onder de grond ligt op de Zwitsers-Franse grens. In zijn operationele toestand vuurt het twee bundels protonen af met bijna de lichtsnelheid in tegengestelde richtingen binnen een ring van supergeleidende elektromagneten.
Het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de supergeleidende elektromagneten houdt de protonen in een smalle bundel en leidt ze helemaal terwijl ze door de bundelbuizen reizen en uiteindelijk botsen.
“Vlak voor de botsing wordt een ander type magneet gebruikt om de deeltjes dicht bij elkaar te ‘comprimeren’ om de kans op een botsing te vergroten. De deeltjes zijn zo klein dat de taak om ze te laten botsen is als het schieten van twee naalden op 10 kilometer van elkaar, dus dat ze elkaar halverwege ontmoeten”, aldus de Europese organisatie voor Nucleair Onderzoek (oorspronkelijk Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, of CERN, in het Frans), die het deeltjesversnellercomplex exploiteert waarin de LHC is ondergebracht.
Aangezien de krachtige elektromagneten van de Large Hadron Collider ongeveer dezelfde hoeveelheid stroom voeren als een bliksemschicht, moeten ze koel blijven. De LHC gebruikt een distributiesysteem voor vloeibaar helium om de ultrakoude kritische componenten op -271,3 graden Celsius te houden, kouder dan de interstellaire ruimte. Gezien deze eisen is het niet eenvoudig om de portaalmachine te verwarmen of te koelen.
laatste promotie
Drie jaar nadat de versneller werd stilgelegd voor onderhoud en upgrades, werd de versneller in april weer in gebruik genomen. Dit is de derde baan van de Large Hadron Collider en zal vanaf dinsdag vier jaar de klok rond draaien op ongekende energieniveaus van 13 TeV. (Een TeV is 100 miljard, of 10 tot 12, elektronvolt. Een elektronvolt is de energie die aan een elektron wordt gegeven door het te versnellen tot 1 volt elektrisch potentiaalverschil.)
“We streven ernaar om 1,6 miljard proton-protonbotsingen per seconde per seconde te leveren” voor de ATLAS- en CMS-experimenten, zegt Mike Lamont, hoofd Accelerators and Technology bij CERN, Mike Lamont. Deze keer zullen de protonenbundels worden versmald tot minder dan 10 micron – een mensenhaar is ongeveer 70 micron dik – om de botsingssnelheid te verhogen, zei hij.
(ATLAS is het grootste deeltjesdetectie-experiment voor algemene doeleinden bij de LHC; het Compact Muon Solenoid (CMS) -experiment is een van de grootste internationale wetenschappelijke samenwerkingen in de geschiedenis en heeft dezelfde doelen als ATLAS, maar gebruikt een ander ontwerp van het magneetsysteem. )
Vorige runs en de ontdekking van het “Goddeeltje”
Tien jaar geleden, op 4 juli 2012, kondigden wetenschappers van CERN de wereld de ontdekking aan van een Higgs-deeltje of “Goddeeltje” tijdens de eerste operatie van de Large Hadron Collider. Deze ontdekking sloot de decennialange zoektocht naar “krachtdragende” subatomaire deeltjes af en bevestigde het bestaan van het Higgs-mechanisme, een theorie die halverwege de jaren zestig naar voren werd gebracht.
Dit leidde ertoe dat Peter Higgs en zijn medewerker François Englert in 2013 de Nobelprijs voor natuurkunde ontvingen. Het Higgs-deeltje en het bijbehorende energieveld worden verondersteld een cruciale rol te hebben gespeeld bij het ontstaan van het universum.
De tweede run van de Large Hadron Collider (de tweede run) begon in 2015 en duurde tot 2018. Het tweede seizoen voor het verzamelen van gegevens produceerde vijf keer meer gegevens dan de eerste run.
Ronde 3 zal 20 keer meer botsingen hebben dan Run 1.
nieuwe natuurkunde
Na de ontdekking van het Higgs-deeltje begonnen wetenschappers de verzamelde gegevens te gebruiken als een hulpmiddel om verder te kijken dan het standaardmodel, dat momenteel de beste theorie is van de fundamentele bouwstenen van het universum en hun interacties.
Wetenschappers van CERN zeggen dat ze niet weten wat Run 3 zal onthullen; De hoop is om botsingen te gebruiken om het begrip van de zogenaamde “donkere materie” te vergroten.
Het nieuws | Klik om de beste uitleg van de dag in je inbox te krijgen
Dit hoopvolle, moeilijk te detecteren deeltje zou het grootste deel van het universum uitmaken, maar is volledig onzichtbaar omdat het geen licht absorbeert, reflecteert of uitstraalt.
“CERN-wetenschappers hebben goede hoop dat ze kunnen worden gedetecteerd, zij het tijdelijk, in het puin van miljarden botsingen, net als het Higgs-deeltje”, vertelde Luca Malgiri, een wetenschapper bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, aan Reuters.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”