CERN genopstarter partikel-kollisioner ved rekordhøj energi – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2015 > CERN genopstarter part...

03. juni 2015

CERN genopstarter partikel-kollisioner ved rekordhøj energi

LHC partikel-accelerator

Den 27 km lange, underjordiske partikel-accelerator, LHC, Large Hadron Collider på CERN er igen i fuld sving og kolliderer protoner ved rekordhøje energier. Det sker efter en pause på over to år for at ombygge og opgradere acceleratoren.

LHC leverer nu partikel-kollisioner til alle de fire store eksperimenter med den rekordhøje energi på 13 TeV, som næsten er dobbelt så meget som den tidligere energi og verdens højeste kollisionsenergi nogensinde. Planen er nu, at LHC skal køre døgnet rundt i det meste af de næste tre år og åbne døren for helt nye opdagelser.

ALICE detektoren vejer over 10.000 tons, dvs. mere end Eiffeltårnet. Det meste af massen udgøres dog af den store magnet (malet rød), der omslutter alle de indre detektorer i ALICE. Det er verdens største magnet, og den leverer et magnetfelt på ca. 0,5 Tesla. Det er tilstrækkeligt til at afbøje de elektrisk ladede partikler, der produceres i LHC-kollisionerne, således at de - som følge af afbøjningen - kan identificeres (de letteste afbøjes mest), de tungeste mindst). ALICE detektoren er speciel blandt LHC-detektorerne ved, at den kan opløse sporene fra op til 40.000 partikler fra hver eneste kollision. Detektorerne inde i magnetfeltet omslutter kollisionspunktet, som skallerne i et løg. Selve detektorerne er til gengæld lavet så lette som muligt for at 'forstyrre' partiklerne mindst muligt

I LHC’s første 3-års periode opdagede forskerne den såkaldte Higgs-partikel, som var den sidste brik i det puslespil, der kendes som Standard Modellen – det er den teori, der beskriver de fundamentale partikler, som alt i universet er bygget op af sammen med de kræfter, der virker mellem dem.

”Fundet af Higgs-partiklen i juni 2012 var en stor og betydningsfuld opdagelse. Nu går jagten ind på at opdage blandt andet mørkt stof, supersymmetri eller måske noget helt uventet”, siger partikelfysiker Troels Petersen, der arbejder med CERN-eksperimenterne og til dagligt er ansat på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Troels Petersen arbejder på ATLAS-eksperimentet, som sammen med CMS-eksperimentet fandt Higgs-partiklen.

Enorm energi

Ved 10-tiden her til morgen meddelte LHC’s operatører, at der var ’stabile partikelstråler’ til eksperimenterne, som kunne begynde at tage data. Strålerne består af bundter af protoner, som bevæger sig med næsten lysets hastighed rundt i den 27 km lange accelerator-ring. Disse såkaldte proton-bundter cirkulerer hver sin vej rundt i ringen, styret af kraftige superledende magneter, og fire steder – ved de store eksperimenter, ATLAS, ALICE, CMS og LHCb krydser strålerne hinanden, og her kan der ske kollisioner mellem protonerne.

I dag var LHC fyldt med tre bundter, der hver indeholdt omkring 100.000 milliarder protoner. Efterhånden vil antallet af bundter blive øget til 2.800 bundter per stråle, og det vil resultere i op til 1.000 milliarder kollisioner per sekund. Det er ved sådanne kollisioner, at protonernes enorme bevægelsesenergi kan omdannes til masse i form af massevis af partikler, forhåbentligt nye, tunge partikler, der ikke har været observeret før.

Nyt kapitel i udforskningen

Senere på året vil LHC slå endnu en rekord ved ca. 1000 TeV, den højeste energikoncentration under laboratorieforhold nogensinde. I hver enkelt bly-bly kollision forventes det, at der produceres op til 35.000 nye partikler. Den uhyre energitæthed vil være en ret præcis eftergørelse af den tilstandsform, som universet befandt sig i ca. en milliardtedel sekund efter selve Big Bang.

LHC-operatør Laurette Ponce analyserer de mange skærmdata. (M.Brice/CERN)

”Vi starter i dag på et unikt nyt kapitel i udforskningen af stoffets fundamentale byggesten og de kræfter, der binder dem sammen. Det energispring, der tages i brug i dag, åbner nye døre og har potentiale til at afdække helt nye lag i vores forståelse af det mikrokosmos, som udgjorde begyndelsen til det makrokosmos, som vores nuværende univers er. Der er mulighed for nye opdagelser, der vil revolutionere vores billede af fysikken og måske levere en forklaring på de ca. 95 procent af energien i universet, som vi ikke forstår i dag. Under alle omstændigheder når vi nu op på en energi under kontrollerede forsøgsbetingelser, der næppe overgås de næste 30-40 år, så det er en fantastisk opdagelsesrejse, der venter forude”, fortæller professor Jens Jørgen Gaardhøje, der leder forskergruppen på Niels Bohr Institutet, som arbejder med ALICE-eksperimentet, og som havde en særlig danskbygget detektor klar og tændt i dag.

Starten var dog ikke uden problemer, og fysiker Kris Gulbrandsen måtte rejse i stor hast til CERN i går for at reparere en pludseligt opstået fejl i et højspændingsmodul.

Under den næsten to år lange pause har de fire store eksperimenter gennemgået forbedringer for at forberede dem til det nye energiniveau og den forøgede intensitet. Nu er eksperimenterne startet igen og markerer begyndelsen af en ny æra i udforskningen af naturens gåder.

Jens Jørgen Gaardhøje, professor, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3532-5309, +45 2099-5309, gardhoje@nbi.ku.dk

Troels C. Petersen, lektor, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3532-5442, petersen@nbi.ku.dk