A Nagy Hadronütköztető (LHC) több évi kihagyás után újra működik: április 22-én indították újra a berendezést, amely protonsugarak ütközetésével generálja azokat a folyamatokat a részecskékben és részecskék között, amelyek megfigyelésével a fizika standard modelljének alapvető téziseit igyekeznek próba alá vetni a fizikusok. A 27 kilométeres ütköztetőgyűrűben két külön vákuumcsőben, egymással ellenkező irányban utaznak a fénysebesség közeli tempóra felgyorsított protonok, amelyeket folyékony hidrogénnel mínusz 271,3 Celsius-fokra hűtött elektromágnesek tartanak stabilan.

A sugarakat a berendezést működtető CERN (Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) komplexumában több gyorsítóberendezés egyre nagyobb és nagyobb energiára és sebességre gyorsítja, míg végül azok elérik a maximális energiájukat a Nagy Hadronütköztetőben.

Ez a maximális energia az LHC megépítése és üzembe helyezése óta egyre növekszik,

míg a legelső protonsugár, ami végigutazott a Nagy Hadronütköztetőben 2008. szeptember 10-én, délelőtt 10:28-kor, még csak 450 GeV-on (gigaelektronvolton) működött és az első ütköztetésre is ezen az energiaszinten került sor 2009. november 23-án, addig néhány héttel később, december 8-án már a két sugár összes (tömegközépponti) energiáját tekintve 2,36 TeV-tal (teraelektonvolt) történt az ütközés.

A két sugár találkozása, tehát a proton-proton ütközések egy-egy kijelölt ponton zajlanak le: a létesítményben több detektor található, amelyek különböző kísérletek számára végzik a méréseket és ezeknél a detektoroknál megy végbe az ütköztetés. Ebből az első az ATLAS, a második az ALICE, az ötödik a CMS detektor, amelyek eredményeiről már mi is írtunk korábban. A detektorok hatalmasak, az ATLAS például 46 méter hosszú és 7000 tonnát nyom, de erre méretre szükség van ahhoz, hogy a másodpercenkénti egymilliárd ütközés révén bekövetkező eseményeket, amelyek során a pillanat törtrésze alatt lebomló könnyű és néha nehezebb részecskék jönnek létre, megfelelően dokumentálni tudja a berendezés. Az ATLAS, mint ahogy a többi detektor is, számítógépes hálózatra kapcsolódik és ezek a gépek döntik el első körben, hogy melyek a legfontosabb történések, amit érdemes a memóriába menteni, mivel ezt az óriási mennyiségű adatot lehetetlen lenne hiánytalanul eltárolni.

Az első sugár és az első ütköztetés között eltelt hosszú, több mint egy évig tartó szünet magyarázata egy nem várt leállás, amit a rendszer hibája okozott: alig néhány nappal az LHC indítása után, szeptember 19-én az LHC 3-4-es szektorában egy teszt közben jelentős mennyiségű folyékony hélium szivárgott a csőbe. A vizsgálatok során kiderítették, hogy a probléma a mágnesek hibás elektromos összeköttetésével volt, amely károsította az alkatrészeket, így a hélium ki tudott szökni a mágnesek mellett. A hibás rész cseréje és az ütköztető újbóli üzembe helyezése végül sok időt vett igénybe, de a következő próba már nagyobb sikerrel járt és az LHC azóta is egyre nagyobb teljesítménnyel működik, amit az elmúlt években történt Második Hosszú Leállás (Long Shutdown 2) alatti fejlesztés is elősegített.

Today the two #LHC pilot beams of protons were accelerated, for the first time, to the record energy of 6.8 TeV per beam. ?

After #restartingLHC, this operation is part of the activities to recommission the machine in preparation of #LHCRun3, planned for the summer of 2022. pic.twitter.com/8NZ6nNJSVf

— CERN (@CERN) April 25, 2022

A Nagy Hadronütköztető protonsugarai április 22-én még csak 450 milliárd elektronvolttal működtek, de a közben eltelt napokban jelentősen növelték az energiaszintet és máris újabb rekord született: elérték a 6,8 TeV szintet, ami soha nem látott mértékű protonsugár energiát jelent. Az LHC alapvetően 14 TeV energiájú ütközésekre van optimalizálva, a most zajló harmadik kísérleti szakaszban a cél a maximális 13,6 TeV generálása, ami így elérhető közelségbe került. A 6,8 TeV egy protonsugár energiájára vonatkozik, míg a 13,6 a két sugár összes energiájára, vagyis az ütközések energiaszintjére.

A mostani rekord nagy lépést jelent, mivel a nagyobb energia potenciálisan több nagytömegű részecske születéséhez és bomlásához és még érdekesebb felfedezésekhez vezethet, de az ütköztetésekre és a tudományos munkák kezdetére még nyárig kell várni.

(Fotó: Samuel Joseph Hertzog/Claudia Marcelloni/Julian Marius Ordan/CERN)

Szellemrészecskéket figyeltek meg a világ legnagyobb részecskegyorsítójában A fizikusok régóta gyanították, hogy a Nagy Hadronütköztetővel (LHC) végzett kísérletek során neutrínók is keletkeznek, mindeddig azonban nem sikerült bizonyítani a rendkívül nehezen detektálható részecske jelenlétét.