LHC wchodzi w kolejną fazę rozruchu po wieloletniej przerwie

Dnia 2 kwietnia o godzinie 12.16 CEST, po ponad 3 latach prac konserwacyjnych i modernizacyjnych, w akceleratorze LHC pojawiły się krążące w przeciwnych kierunkach wiązki protonów o energiach 450 GeV. W ciągu najbliższych miesięcy sprawdzane będą ostatnie elementy kompleksu akceleratorowego, jak również zwiększana będzie stale energia i intensywność wiązek, aż do osiągnięcia zakładanych wartości 13,6 TeV na zderzenie proton-proton (w porównaniu z dotychczasową wartością 13 TeV na takie zderzenie).

Podczas Long Shutdown 2, dokonano modernizacji zarówno wszystkich akceleratorów biorących udział w rozpędzaniu cząstek (na przykład akcelerator LINAC2 zastąpiono nowym akceleratorem liniowym LINAC4, jak również detektorów stanowiących elementy eksperymentów w CERN. Wszystkie usprawnienia przeprowadzono w celu przygotowania kompleksu na pracę z wiązkami o wyższych energiach (wzrost z 6,5 TeV do 6,8 TeV na cząstkę w przypadku protonów), jak również większej intensywności (wzrost z 1,2∙10¹¹ do 1,8∙10¹¹ protonów na tzw. „bunch" w 2023 r.).

Nowe wyposażenie eksperymentów pozwoli na zbieranie dużo większej ilości danych, które posłużą do przeprowadzania nowych analiz, takich jak dokładne badanie właściwości bozonu Higgsa, czy nowe, bardziej rygorystyczne testy Modelu Standardowego. Co więcej, podczas Run 3 zostaną uruchomione nowe eksperymenty, między innymi FASER, którego jednym z pomysłodawców był dr Sebastian Trojanowski z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ.

Mający 27 km długości Large Hadron Collider (LHC) jest ostatnim etapem podróży wiązki cząstek. Zanim protony lub ciężkie jony się w nim pojawią, muszą zostać rozpędzone przez pozostałe elementy kompleksu akceleratorowego. Początek ich drogi znajduje się w akceleratorach liniowych, LINAC3 i LINAC4 (przyspieszających odpowiednio ciężkie jony i protony), skąd trafiają do kolejnych akceleratorów kołowych – synchrotronów PSB (Proton Synchrotron Booster), PS (Proton Sychrotron) i SPS (Super Proton Synchrotron). Na każdym etapie cząstkom nadawana jest coraz większa energia. Końcowy etap przyspieszania odbywa się już w samym pierścieniu LHC, gdzie cząstki są również zderzane w czterech punktach, w których znajdują się wielkie eksperymenty: ALICE, ATLAS, CMS oraz LHCb.

Testy wiązek w akceleratorze LHC mają trwać do połowy czerwca, kiedy to planowany jest start stabilnej pracy i zbierania danych ze zderzeń. Jednocześnie, 4 lipca obchodzone będzie Higgs@10, czyli 10 rocznica odkrycia bozonu Higgsa. Run 3 ma trwać do roku 2026, po czym nastąpi Long Shutdown 3, podczas którego zostaną wprowadzone kolejne usprawnienia.

Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych