Το 2008, έξω από τη Γενεύη της Ελβετίας, οι φυσικοί ενεργοποίησαν τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο και το πιο ακριβό επιστημονικό πείραμα που επινοήθηκε ποτέ. Για πολλούς, το κόστος και η αναμονή το άξιζαν. Το 2012, το τεράστιο μηχάνημα ανίχνευσε το Higgs Boson, επαληθεύοντας το τελευταίο σημαντικό κομμάτι του Βασικού Μοντέλου Φυσικής. Αλλά οι ερευνητές γνωρίζουν ότι το Πρότυπο Μοντέλο δεν είναι πλήρες, αφού αγνοεί πράγματα όπως η βαρύτητα και η σκοτεινή ύλη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κατασκευή ξεκίνησε την Παρασκευή με σημαντική αναβάθμιση στο LHC, αναφέρει ο Ian Sample στο The Guardian και όταν ολοκληρωθεί το 2026, ο ισχυρότερος επιταχυντής μπορεί να ανατινάξει το Standard Model σε κομμάτια ή τουλάχιστον να προσθέσει μερικά ρυτίδες στη θεωρία.
Η φυσική των σωματιδίων είναι μια από τις πιο περίπλοκες επιστήμες εκεί έξω. Οι περισσότεροι άνθρωποι με ένα εξάμηνο χημείας κάτω από την ζώνη τους καταλαβαίνουν ότι τα άτομα αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Αλλά υπάρχουν πολλά περισσότερα - πρωτόνια και νετρόνια αποτελούνται από κουάρκ που κρατούνται μαζί από γκλουόνια, ένας από τους διάφορους τύπους του μποζόν. Άλλα στοιχειώδη σωματίδια - εκείνα που οι ερευνητές δεν πιστεύουν μπορούν να χωριστούν περαιτέρω - περιλαμβάνουν έξι γεύσεις από λεπτόνια και το Higgs, γνωστό ως βαθύς μποζόνιο. Στη συνέχεια υπάρχουν δεκάδες σωματίδια που αποτελούνται από εκείνα τα στοιχειώδη σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των αδρόνων, τα οποία είναι κατασκευασμένα από κουάρκ και γκλουόνια και μεσόνια, κατασκευασμένα από κουάρκ και αντι-κουάρκ.
Ενώ η επιστήμη πίσω από τα σωματίδια είναι δύσκολη, η κατανόηση του πώς οι επιστήμονες βρίσκουν νέα σωματίδια ή επιβεβαιώνουν την ύπαρξη θεωρητικών σωματιδίων είναι εύκολη - τα συντρίβει και κοιτάζει τα κομμάτια. Αυτό είναι ουσιαστικά το πώς λειτουργεί το LHC, αναφέρει ότι οι ερευνητές του BBC πυροβολούν δύο δέσμες σωματιδίων το ένα από το άλλο γύρω από έναν δακτύλιο σχεδόν 17 μιλίων με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Αυτές οι δέσμες, καθοδηγούμενες από ισχυρούς μαγνήτες, στη συνέχεια διασχίζονται, προκαλώντας τα σωματίδια να σπάσουν το ένα το άλλο και να σπάσουν σε στοιχειώδη κομμάτια που κρατούν για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Πολύ ευαίσθητοι ανιχνευτές ανιχνεύουν αυτές τις γρήγορες αναλαμπές του συνθέτου του σύμπαντος μας.
Το BBC αναφέρει ότι η νέα αναβάθμιση θα ονομάζεται LHC υψηλής φωτεινότητας και θα ενισχύσει την ένταση αυτών των δοκών σωματιδίων, αυξάνοντας τον αριθμό των συγκρούσεων κατά ένα συντελεστή πέντε ή 10. Για να γίνει αυτό, αναφέρει ο CERN, LHC, προσθέτουν 130 νέους ισχυρούς μαγνήτες που θα ελέγχουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη δέσμη σωματιδίων, καθιστώντας πιο πιθανό τα σωματίδια να σπάσουν το ένα το άλλο. Μετακινούν επίσης μερικούς μαγνήτες και προσθέτοντας υπεραγώγιμα καλώδια για να βελτιώσουν την απόδοση του LHC. Όλα αυτά θα οδηγήσουν σε πέντε έως δέκα φορές περισσότερες συγκρούσεις, που σημαίνει όγκους περισσότερα δεδομένα για μελέτη, και αυτό έχει διεγείρει τους ερευνητές. "Ο LHC υψηλής φωτεινότητας είναι ο τόπος όπου θα συγκεντρωθούμε τα περισσότερα από τα δεδομένα μας και από αυτή την άποψη είναι η φάση της εξερεύνης μας που μας επιτρέπει να μάθουμε περισσότερα για το σύμπαν", σχολιάζει ο Tara Shears του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ, λέει το Δείγμα. "Εάν ο LHC μέχρι στιγμής μας έχει δώσει ένα κερί για να φωτίσει αυτό που προηγουμένως ήταν αόρατο, ο υψηλής ευκρίνειας LHC θα μας επιτρέψει να λάμψει ένα προβολέα."
Ο Ryan F. Mandelbaum στο Gizmodo αναφέρει ότι απαιτείται αύξηση της ισχύος. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι μετά την ανίχνευση του Higgs Boson το 2012, θα αρχίσουν επίσης να αποκαλύπτουν και άλλα σωματίδια που θα μπορούσαν να συμπληρώσουν τις γνώσεις μας για τον κβαντικό κόσμο. Αλλά αυτά τα ευρήματα ήταν αόριστα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν «συμπτώματα» νέων σωματιδίων που θα μπορούσαν να διαταράξουν τα τρέχοντα μοντέλα μας, αλλά ένας πιο ισχυρός ανιχνευτής θα βοηθούσε να καταστούν πιο στερεές ανιχνεύσεις. Το Mandelbaum λέει επίσης ότι θα μπορούσε να βρει νέα σωματίδια που βοηθούν να εξηγήσουν τη σκοτεινή ύλη, να αποδείξουν την ύπαρξη νέων διαστάσεων και να εξερευνήσουν άλλα βαθιά μυστήρια στη φυσική.
"Αν οι ανωμαλίες που βλέπουμε στο LHC αυτή τη στιγμή εκδηλωθούν τα επόμενα δύο χρόνια, κάτι που μπορεί να κάνουν καλά, αυτό που θα εξετάσουμε με την υψηλή φωτεινότητα-LHC είναι η φυσική που υποκρύπτει αυτές τις ανακαλύψεις", ο Val Gibson, ένας καθηγητής φυσικής στο Κέιμπριτζ, ο οποίος εργάζεται στον επιταχυντή, λέει το δείγμα. "Αυτό θα μετατρέψει το πρότυπο μοντέλο στο κεφάλι του. Θα ήταν απολύτως πρωτοποριακό. "
Το Mandelbaum αναφέρει ότι η αύξηση ισχύος είναι επίσης απαραίτητη για να πάρει μια καλύτερη λαβή στο Higgs. Αν και έχει εντοπιστεί, οι ερευνητές δεν έχουν δει αρκετά σωματίδια για να τα μελετήσουν σε βάθος. Με τον τρέχοντα ρυθμό, θα χρειαζόταν ο LHC εκατό χρόνια ή και περισσότερο για να συγκεντρώσει όλα τα δεδομένα στο μποζόνιο Higgs. Με την αναβάθμιση θα χρειαστούν περίπου δέκα. "Το LHC είναι τώρα ένα παιχνίδι αριθμών: Χρειαζόμαστε όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα. Να μελετήσει το μποζόνιο Higgs μετά την ανακάλυψή του το 2012, αλλά και επειδή είναι αρκετά σαφές μέχρι τώρα ότι οποιαδήποτε άλλα νέα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι σπάνια ", λέει ο φυσικός Freya Blekman του Vrije Universiteit Brussel στο Βέλγιο. "Γι 'αυτό χρειαζόμαστε πολλά δεδομένα."
Η αναβάθμιση του μηχανήματος σημαίνει ότι θα είναι εκτός σύνδεσης για δύο χρόνια από το 2019 και πάλι μεταξύ 2024 και 2026. Η αναβάθμιση αναμένεται να κοστίσει περίπου 955 εκατομμύρια δολάρια. Αλλά εάν η ιστορία είναι οποιοδήποτε μάθημα, μπορεί να χρειαστεί περισσότερο χρόνο και να κοστίσει περισσότερο από το αναμενόμενο. Το LHC έχει μολυνθεί από υπερβάσεις κόστους και τεχνικά προβλήματα, μεταξύ των οποίων και ένα ζευγάρι νυχιών αυτοκτονίας και ένα περιστέρι με μπαγκέτα που καθένα έβγαλε το μηχάνημα εκτός σύνδεσης για αρκετές εβδομάδες.
