Zehn Jahre nach der Entdeckung des Higgs-Bosons ist der Large Hadron Collider bereit, Protonen mit beispielloser Energie zu kollidieren, um weitere Geheimnisse über die Funktionsweise des Universums zu lüften.
Der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt ging im April nach einer dreijährigen Upgrade-Pause in Vorbereitung auf seinen dritten Start wieder ans Netz.
Ab Dienstag soll es für fast vier Jahre rund um die Uhr mit einer Rekordenergie von 13,6 Billionen Elektronenvolt arbeiten, teilte die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) mit.
Der Collider wird zwei Strahlen von Protonen – Teilchen im Kern eines Atoms – in entgegengesetzte Richtungen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit entlang eines 27 Kilometer langen Rings schicken, der sich in einer Tiefe von 100 Metern unter der schweizerisch-französischen Grenze befindet.
Die resultierenden Kollisionen werden von Tausenden von Wissenschaftlern in einer Vielzahl von Experimenten aufgezeichnet und analysiert, darunter ATLAS, CMS, ALICE und LHCb, die mit erhöhter Leistung dunkle Materie, dunkle Energie und andere grundlegende Geheimnisse des Universums erforschen werden.
Wir streben 1,6 Milliarden Proton-Proton-Kollisionen pro Sekunde an“, sagte CERN-Chef für Beschleuniger und Technologie Mike Lamont.
Diesmal werden die Protonenstrahlen auf weniger als 10 Mikrometer eingeengt (die Dicke eines menschlichen Haares beträgt etwa 70 Mikrometer), um die Kollisionsfrequenz zu erhöhen.
Das neue Energieniveau wird eine weitere Untersuchung des Higgs-Bosons ermöglichen, das erstmals am 4. Juli 2012 vom Large Hadron Collider beobachtet wurde.
Diese Entdeckung revolutionierte die Physik teilweise, weil das Boson dem Standardmodell entsprach, der zugrunde liegenden Theorie aller fundamentalen Teilchen, aus denen Materie besteht, und der Kräfte, die sie steuern.
Allerdings haben mehrere neuere Entdeckungen Fragen zum Standardmodell aufgeworfen, und der kürzlich aktualisierte Collider wird eine detailliertere Untersuchung des Higgs-Bosons ermöglichen.
Frühere Experimente haben die Masse des Higgs-Bosons sowie von mehr als 60 vom Standardmodell vorhergesagten Teilchen wie dem Tetraquark bestimmt.
Aber Gian Giudice, Leiter der Abteilung für Theoretische Physik des CERN, sagte, die Beobachtung von Teilchen sei nur ein Teil der Arbeit.
Die Teilchenphysik will nicht nur verstehen, wie – unser Ziel ist es, zu verstehen, warum“, sagte er.
Zu den neun Experimenten am Large Hadron Collider gehören ALICE, das Materie untersucht, die in den ersten 10 Mikrosekunden nach dem Urknall existierte, und LHCf, das Kollisionen nutzt, um kosmische Strahlung zu simulieren.
Nach diesem Start wird der Collider 2029 als LHC mit hoher Leuchtkraft zurückkehren und die Anzahl der erkannten Ereignisse um das Zehnfache erhöhen.
Außerdem planen Wissenschaftler den Bau eines neuen Circular Colliders (Future Circular Collider) – eines 100 Kilometer langen Rings, dessen Ziel es ist, eine Energie von satten 100 Billionen Elektronenvolt zu erreichen. Aber jetzt freuen sich die Physiker auf die Ergebnisse des dritten Starts des Large Hadron Collider.
Eine neue Saison in der Physik steht kurz vor dem Beginn“, sagte CERN.
2022-07-06 04:28:56
Autor: Vitalii Babkin