يحصل مصادم الهادرون الكبير (LHC) على دعم كبير لأدائه. لسوء الحظ ، لمحبي الفيزياء الرائدة ، يجب إغلاق كل شيء لمدة عامين أثناء إنجاز العمل. ولكن بمجرد أن يتم دعمه وتشغيله ، فإن قدراته المحسنة ستجعله أكثر قوة.
جوهر مصادم الهادرون الكبير هو تسريع الجسيمات ثم توجيهها لتتصادم مع بعضها في غرف. يتم تدريب الكاميرات والكاشفات على هذه التصادمات ، ويتم رصد النتائج بالتفاصيل الدقيقة. الأمر كله يتعلق باكتشاف الجسيمات الجديدة والتفاعلات الجديدة بين الجسيمات ، ومراقبة كيفية انحلال الجسيمات.
يسمى هذا الإغلاق Long Shutdown 2 (LS2). كان الإغلاق الأول هو LS1 ، وقد حدث بين 2013 و 2015. خلال LS1 تم تحسين قوة المصادم ، وكذلك تم تحسين قدرات الكشف. سيحدث نفس الشيء أثناء LS2 ، عندما سيقوم المهندسون بتعزيز وترقية مجمع المسرع بالكامل وأجهزة الكشف. العمل قيد التحضير لتشغيل المصادم LHC التالي ، والذي سيبدأ في عام 2021. كما أنه يستعد لمشروع يسمى مشروع LHC LHC (HL-LHC) الذي يبدأ في عام 2025.
يُطلق على سلسلة التجارب التي تمت بين LS1 و LS2 المرحلة الثانية واستمرت من 2015 إلى 2018. وقد أسفر ذلك التشغيل عن بعض النتائج المثيرة للإعجاب ، وما زال هناك الكثير من البيانات التي لا يزال يتعين العمل عليها. وفقًا لـ CERN ، أنتجت الجولة الثانية 16 مليون مليار اصطدام بروتون-بروتون بطاقة 13 تي في (تيرا إلكترون فولت) ومجموعات بيانات كبيرة لتصادمات الرصاص-الرصاص بطاقة 5.02 تي في. وهذا يعني أن هناك ما يعادل 1000 عام من بث الفيديو على مدار 24 ساعة طوال أيام الأسبوع والمخزنة في أرشيف بيانات CERN.
"كانت الجولة الثانية من المصادم LHC مثيرة للإعجاب ..." - فريديريك بوردري ، مدير CERN للمسرعات والتكنولوجيا.
ذاكرة التخزين المؤقت الهائلة للبيانات من التجارب خلال المرحلة الثانية من LHC تقزم البيانات من التشغيل الأول ، وكل ذلك بسبب تضاعف مستوى طاقة المصادم إلى 13 TeV تقريبًا. يصبح رفع مستوى الطاقة للمصادم أكثر صعوبة وأصعب ، وسيشهد هذا الإغلاق الثاني الطاقة المرفوعة من 13 تي في إلى 14 تي في.
قال فريديريك بوردري ، مدير CERN لـ Accelerators: "كانت الجولة الثانية من المصادم LHC مثيرة للإعجاب ، حيث استطعنا تحقيق أهدافنا وتوقعاتنا بكثير ، مما أدى إلى إنتاج بيانات أكثر بخمس مرات مما كانت عليه خلال الجولة الأولى ، بطاقة غير مسبوقة من 13 TeV". والتكنولوجيا. "مع هذا الإغلاق الثاني الطويل الذي يبدأ الآن ، سنقوم بإعداد الماكينة لمزيد من التصادمات بطاقة تصميم 14 تي في."
بكل مقياس ، كان المصادم LHC ناجحًا. لعدة عقود ، كان وجود بوزون هيجز وحقل هيجز هو السؤال المركزي في الفيزياء. لكن التكنولوجيا والهندسة اللازمة لبناء مصادم قوي بما يكفي للعثور عليه لم تكن متاحة ببساطة. جعل بناء LHC اكتشاف بوزون هيجز ممكنًا في عام 2012.
"بوزون هيجز هو جسيم خاص ..." - فابيولا جيانوتي ، المدير العام لـ CERN.
تضيف فابيولا جيانوتي ، المدير العام لـ CERN: "بالإضافة إلى العديد من النتائج الجميلة الأخرى ، حققت تجارب المصادم LHC على مدى السنوات القليلة الماضية تقدمًا هائلاً في فهم خصائص بوزون هيجز". "إن بوزون هيجز هو جسيم خاص ، يختلف كثيرا عن الجسيمات الأولية الأخرى التي لوحظت حتى الآن ؛ قد تعطينا خصائصه مؤشرات مفيدة حول الفيزياء خارج النموذج القياسي ".
إن اكتشاف بوزون هيجز ذي النظرية الطويلة هو الإنجاز الكبير الذي حققه المصادم LHC ، ولكنه ليس إنجازه الوحيد. كان من الصعب اختبار أجزاء كثيرة من النموذج القياسي للفيزياء قبل بناء المصادم LHC. تم نشر المئات من الأوراق العلمية حول نتائج المصادم LHC ، وتم اكتشاف بعض الجسيمات الجديدة ، بما في ذلك الخماسي الغريب والجسيم الجديد مع الكواركين الثقيلين ، المسمى "Xicc ++".
بعد الترقيات في LS2 ، سيبدأ التشغيل الثالث. أحد المشاريع في المرحلة الثالثة هو مشروع High Luminosity LHC (HL-LHC). اللمعان هو أحد الاعتبارات الأساسية في المصادمات. الأول هو الجهد ، الذي يتم تحسينه من 13 تي في إلى 14 تي في خلال LS2. والآخر هو اللمعان.
اللمعان يعني زيادة عدد التصادمات ، وبالتالي المزيد من البيانات. نظرًا لأن العديد من الأشياء التي يرغب الفيزيائيون في ملاحظتها نادرة جدًا ، فإن العدد الأكبر من التصادمات يزيد من احتمالات رؤيتها. خلال عام 2017 ، أنتجت LHC حوالي ثلاثة ملايين بوزونات هيغز سنويًا ، في حين ستنتج LHC عالية السطوع LHC ما لا يقل عن 15 مليون بوزونات هيغز سنويًا. هذا مهم لأنه على الرغم من أن اكتشاف بوزون هيجز كان إنجازًا كبيرًا ، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من الفيزيائيين الذين لا يعرفون عن الجسيمات المراوغة. من خلال مضاعفة عدد بوزونات هيغز بمقدار خمسة أضعاف ، سيتعلم الفيزيائيون الكثير.
"إن الحصاد الغني في الجولة الثانية يمكّن الباحثين من البحث عن عمليات نادرة جدًا." - إيكهارد إلسن ، مدير الأبحاث والحوسبة في CERN.
ستعني جميع البيانات المخزنة في CERN من التشغيل الثاني لـ LHC أن الفيزيائيين سيظلون مشغولين أثناء LS2. قد تكون هناك أشياء مخفية في تلك المجموعة الضخمة من البيانات التي لم يرها أحد حتى الآن. لن يكون هناك راحة للجيش المتلهف لفيزيائيي الجسيمات البشرية.
قال إيكهارد إلسن ، مدير الأبحاث والحوسبة في CERN: "إن الحصاد الغني للصف الثاني يمكّن الباحثين من البحث عن عمليات نادرة جدًا". "سيكونون مشغولين طوال فترة الإغلاق بفحص عينة البيانات الضخمة للتوقيعات المحتملة للفيزياء الجديدة التي لم تتح لها الفرصة للخروج من المساهمة المهيمنة لعمليات النموذج القياسي. سيوجهنا هذا إلى HL-LHC عندما تزداد عينة البيانات بترتيب آخر من حيث الحجم. "
- بيان صحفي CERN: تستعد LHC لإنجازات جديدة
- بيان صحفي لـ CERN: تشير تجربة LHCb في CERN إلى ملاحظة جسيمات خماسية غريبة
- بيان صحفي لـ CERN: تم تجربة LHCb للإعلان عن ملاحظة جسيم جديد مع كواركين ثقلين
- صفحة ويب CERN: LHC عالية السطوع
- بيان صحفي CERN: LHC: آلة أقوى
- دخول ويكيبيديا: بوزون هيجز
- صفحة ويب CERN: النموذج القياسي
