Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC), ο μεγαλύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, εισήλθε σε μια προγραμματισμένη τετραετή περίοδο παύσης λειτουργίας κατά την οποία θα αναβαθμιστεί στην πιο προηγμένη μορφή του μέχρι σήμερα.
Ο επιταχυντής σταμάτησε τη λειτουργία του τη Δευτέρα και αναμένεται να τεθεί ξανά σε λειτουργία το 2030 ως High Luminosity Large Hadron Collider (HiLumi LHC). Οι αναβαθμίσεις θα του επιτρέψουν να πραγματοποιεί περίπου δέκα φορές περισσότερες συγκρούσεις σωματιδίων σε σχέση με τον αρχικό σχεδιασμό του. Τα νέα δεδομένα που θα συλλεχθούν ενδέχεται να οδηγήσουν σε σημαντικές ανακαλύψεις στη θεμελιώδη φυσική και να ρίξουν φως στη φύση της σκοτεινής ύλης, της αντιύλης και του πρώιμου Σύμπαντος.
«Πρόκειται για μια πολύ σημαντική στιγμή. Από τη Δευτέρα περνάμε σε μια νέα φάση» δήλωσε Μάρκους Ζερλό επικεφαλής του έργου HiLumi LHC,
Ο επιταχυντής
Από την πρώτη επιτυχημένη σύγκρουση πρωτονίων το 2009 ο LHC έχει επιτρέψει στους φυσικούς να ελέγξουν θεωρίες της σωματιδιακής φυσικής και του Καθιερωμένου Προτύπου, που περιγράφει τα θεμελιώδη σωματίδια της ύλης. Ο επιταχυντής συνέβαλε καθοριστικά στην ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012, το οποίο βοήθησε να εξηγηθεί πώς τα στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν μάζα. Ο LHC αποτελείται από έναν υπόγειο δακτύλιο μήκους 27 χιλιομέτρων στα σύνορα Γαλλίας και Ελβετίας, κοντά στη Γενεύη.
Η παύση λειτουργίας είναι η τρίτη προγραμματισμένη μακρά διακοπή στην ιστορία του επιταχυντή. Η πρώτη, που ξεκίνησε το 2013 και διήρκεσε δύο χρόνια, περιλάμβανε την ενίσχυση των συνδέσεων μεταξύ των υπεραγώγιμων μαγνητών και την αύξηση της ενέργειας των δεσμών πρωτονίων. Η δεύτερη, από το 2018 έως το 2022, περιλάμβανε εκτεταμένες αναβαθμίσεις, αντικαταστάσεις εξοπλισμού και εργασίες προληπτικής συντήρησης.
Κατά τη διάρκεια της τρέχουσας διακοπής, γνωστής ως Long Shutdown 3 (LS3), οι ειδικοί θα εγκαταστήσουν νέο εξοπλισμό που θα αυξήσει τη φωτεινότητα του επιταχυντή κατά δέκα φορές. Αυτό θα οδηγήσει σε πολύ μεγαλύτερο αριθμό συγκρούσεων σωματιδίων, περίπου τριπλάσιο σε σχέση με τη σημερινή λειτουργία.
Αφού ολοκληρωθεί η αναβάθμιση ο HiLumi LHC θα λειτουργήσει μέχρι το τέλος της επιχειρησιακής του ζωής, που αναμένεται τη δεκαετία του 2040. Στη συνέχεια προβλέπεται να αντικατασταθεί από έναν ακόμη ισχυρότερο επιταχυντή υψηλότερης ενέργειας. «Είναι πραγματικά μια ευκαιρία να εξερευνήσουμε το Σύμπαν με τρόπο που δεν είχαμε ποτέ στο παρελθόν» δήλωσε ο γενικός διευθυντής του CERN Μαρκ Τόμσον.
Ο στόχος
Η σημαντική αύξηση του αριθμού των συγκρούσεων θα επιτρέψει στους επιστήμονες να συλλέξουν πολύ περισσότερα δεδομένα να μελετήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια ήδη γνωστά φαινόμενα, όπως το μποζόνιο Χιγκς, αλλά και να αυξήσουν τις πιθανότητες παρατήρησης εξαιρετικά σπάνιων φυσικών διεργασιών.
Για παράδειγμα, ο HiLumi LHC αναμένεται να παράγει περίπου 380 εκατομμύρια μποζόνια Higgs κατά τη διάρκεια της δεκαετούς λειτουργίας του, έναντι περίπου 55 εκατομμυρίων που έχουν παραχθεί μέχρι σήμερα. Τα δεδομένα αυτά ενδέχεται να βοηθήσουν στην επίλυση προβλημάτων του Καθιερωμένου Προτύπου, το οποίο δεν περιλαμβάνει ακόμη τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, τις δύο κυρίαρχες μορφές μάζας και ενέργειας στο Σύμπαν.
«Η περίοδος LS3 αποτελεί μια τεράστια και ιδιαίτερα πολύπλοκη επιχείρηση από τεχνικής και οργανωτικής πλευράς. Μόνο στον LHC θα αφαιρεθούν και θα αντικατασταθούν περίπου 1,2 χιλιόμετρα μαγνητών και άλλων εξαρτημάτων, ενώ σε ολόκληρο το συγκρότημα του CERN υλοποιούνται δεκάδες έργα με τη συμμετοχή χιλιάδων μηχανικών, φυσικών, τεχνικών και εξειδικευμένου προσωπικού» δήλωσε ο Ζαν Φιλίπ Τοκ επικεφαλής του συντονισμού του έργου. «
Παρότι ο επιταχυντής δεν θα πραγματοποιεί συγκρούσεις κατά τη διάρκεια της αναβάθμισης, οι ερευνητές θα συνεχίσουν να αναλύουν τα τεράστια σύνολα δεδομένων που έχουν ήδη συλλεχθεί στις προηγούμενες περιόδους λειτουργίας.
Αν και ο βασικός σκοπός του LHC είναι η θεμελιώδης έρευνα στη φυσική, πολλές από τις τεχνολογίες που αναπτύσσονται για τη λειτουργία και την αναβάθμισή του βρίσκουν εφαρμογές στην καθημερινή ζωή. Ορισμένα όργανα και τεχνικές που αναπτύχθηκαν αρχικά στο CERN χρησιμοποιούνται σήμερα στην ιατρική απεικόνιση, στους αισθητήρες υψηλής ακρίβειας και ακόμη και στη συντήρηση και αποκατάσταση έργων τέχνης.
