W czerwcu tego roku, po dwuletniej przerwie, ponownie uruchomiono Wielki Zderzacz Hadronów (LHC – Large Hadron Collider). LHC jest największym i najsilniejszym akceleratorem cząstek zbudowanym przez ludzkość. Znajdujące się w 27-kilometrowej długości kolistym tunelu urządzenie rozpoczęło swoją pracę w 2010 roku i pracowało do roku 2013 osiągając energię zderzeń na rekordowym poziomie 7TeV.

Przerwa w pracy zderzacza nie miała jednak na celu wyłącznie konserwacji urządzenia. W ciągu tych dwóch lat LHC zmodernizowano, dzięki czemu obecnie potrafi on zderzać ze sobą cząstki z energią 13TeV. Wyższa energia kolizji oznacza, że zderzanie ze sobą cząstek (zwykle: protonów) daje w rezultacie więcej cząstek pochodnych – liczba cząstek powstających w trakcie kolizji wzrasta średnio o 30% w porównaniu do energii 7TeV. Dzięki temu będziemy mogli lepiej poznać budowę materii i właściwości tworzących ją cząstek.

Jednak zwiększając energię zderzeń naukowcy musieli poświęcić dokładność wyników. Pierwsze symulacje wykazywały, że w przypadku poszukiwania pewnych szczególnie rzadkich cząstek, poziom niepewności czy faktycznie je zaobserwowano, czy miano może do czynienia z artefaktem, wynosi nawet 30-40%. Dlatego badacze pracujący przy LHC musieli dokładniej zbadać „przeciętną” kolizję protonów.

Paradoksalnie, żeby uzyskać dokładniejszy obraz, uczeni musieli wyłączyć jeden z detektorów – CMS (Compact Muon Solenoid). Normalnie CMS pozwala określić pęd naładowanych cząstek na podstawie ich zachowania w polu magnetycznym. Jednak znaczna część cząstek powstałych przy największych energiach zderzeń jest zbyt lekka dla CMS. Za to wyłączenie potężnych elektromagnesów instrumentu, choć uniemożliwia pomiar pędu, pozwoliło na dokładniejsze zliczenie cząstek powstających w kolizji i dzięki temu zmniejszenie niepewności pomiaru do zaledwie kilku procent.

Uczeni uważają, że teraz nie tylko będą mogli z większą pewnością badać zderzenia protonów, ale również lepiej zrozumieć zderzenia cięższych obiektów, jak jądra ołowiu. Obliczenia sugerują, że zderzając ze sobą ciężkie jądra badacze powinni otrzymać wiele zderzeń protonów jednocześnie w ekstremalnie gęstym medium, co ma symulować stan wszechświata zaraz po Wielkim Wybuchu.

[źródło i grafika: phys.org]

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!