Le Large Hadron Collider a redémarré aujourd’hui (5 juillet) et est conçu pour écraser des particules ensemble à des niveaux d’énergie sans précédent.
La Grand collisionneur de hadrons (LHC) est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Situé dans CERN Près de Genève, en Suisse, la boucle de 17 miles (27 kilomètres) est opérationnelle aujourd’hui après avoir passé quatre ans hors ligne à effectuer des mises à niveau. Une fois ces réparations terminées, les scientifiques veulent utiliser l’accélérateur géant pour écraser des protons avec des énergies record allant jusqu’à 13,6 billions d’électronvolts (TeV) – un niveau d’énergie qui devrait augmenter les chances que l’accélérateur produise des particules qui n’ont pas encore été observées par la science. .
Les mises à niveau du faisceau de particules de l’accélérateur ont plus qu’augmenté leur plage de puissance ; L’augmentation du niveau de compression, rendant les faisceaux plus denses en particules, augmentera tellement la probabilité d’une collision que l’accélérateur devrait capter plus d’interactions de particules lors de son troisième spin qu’il ne l’a fait lors de ses deux expériences précédentes combinées. Au cours des deux périodes précédentes, de 2009 à 2013 et de 2015 à 2018, atome Smasher a fait progresser la compréhension des physiciens sur la façon dont les éléments constitutifs de la matière interagissent – appelée Forme standard Il a conduit à la découverte tant attendue le boson de HiggsLa particule insaisissable qui donne à toute matière sa masse.
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Mais, malgré les expériences sur les accélérateurs, qui ont produit 3 000 articles scientifiques sur de nombreuses petites découvertes et des indices intrigants de physique plus profonde, les scientifiques n’ont pas encore trouvé de preuves concluantes de nouvelles particules ou d’une physique entièrement nouvelle. Après cette mise à jour, ils espèrent que cela changera.
«Nous mesurerons les forces des interactions du boson de Higgs avec la matière et forcerons les particules à une précision sans précédent, et nous poursuivrons notre recherche de la désintégration du boson de Higgs. matière noire En plus de rechercher des bosons de Higgs supplémentaires », Andreas Hooker, porte-parole du Large Hadron Collider Coopération Atlasun projet international impliquant des physiciens, des ingénieurs, des techniciens, des étudiants et du personnel de soutien, a-t-il déclaré dans un déclaration (Ouvre dans un nouvel onglet).
À l’intérieur de la boucle souterraine de 27 km du LHC, les protons se déplacent presque à la vitesse de la lumière avant de se heurter. Résultats? Des particules nouvelles et parfois étranges se forment. Plus ces protons vont vite, plus leur énergie est élevée. Plus l’énergie est élevée, plus la masse de molécules que vous pouvez produire en les écrasant ensemble est importante. Les brise-atomes tels que le LHC détectent de nouvelles particules potentielles en recherchant des produits de désintégration révélateurs, car les particules plus lourdes ont généralement une durée de vie courte et se désintègrent immédiatement en particules plus légères.
L’un des objectifs du LHC est d’approfondir le modèle standard, le cadre mathématique utilisé par les physiciens pour décrire toutes les particules fondamentales connues dans le monde. Univers et les forces avec lesquelles ils interagissent. Bien que le modèle existe dans sa forme définitive depuis le milieu des années 1970, les physiciens en sont loin d’être satisfaits et recherchent constamment de nouvelles façons de le tester et, s’ils ont de la chance, de découvrir une nouvelle physique qui échouera.
En effet, le modèle, bien qu’il soit le plus complet et le plus précis à ce jour, présente d’énormes lacunes, ce qui le rend totalement incapable d’expliquer où se situe la force de la gravité Qui, de quoi est faite la matière noire, ou pourquoi il y a tellement plus de matière que Antimatière dans l’univers.
Alors que les physiciens veulent utiliser l’accélérateur amélioré pour examiner les règles du modèle standard et en savoir plus sur le boson de Higgs, les mises à niveau des quatre principaux détecteurs du LHC le placent également en bonne position pour rechercher la physique au-delà de ce qui est déjà connu. Les principaux détecteurs du LHC – ATLAS et CMS – ont été mis à niveau pour collecter plus du double des données qu’ils recueillaient auparavant lors de leur nouvelle mission de recherche de particules pouvant persister lors de deux collisions ; Et le détecteur LHCb, qui collecte désormais 10 fois plus de données qu’auparavant, cherchera des ruptures dans les symétries fondamentales de l’univers et des explications sur les raisons pour lesquelles l’univers contient plus de matière que d’antimatière.
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Pendant ce temps, le détecteur ALICE sera utilisé pour étudier les collisions d’ions à haute énergie, qui seront multipliées par 50 par rapport aux collisions précédentes. En brisant les ions ensemble, les ions – des noyaux atomiques qui dégagent une charge électrique en retirant des électrons de leur coquille orbitale – produisent une soupe subatomique primordiale appelée plasma quark-gluon, un état de la matière qui n’existait que pendant les premières microsecondes après le Big Bang.
En plus de ces efforts de recherche, un groupe de petits groupes étudiera les racines d’autres mystères physiques à travers des expériences qui étudieront l’intérieur des protons. enquête comportementale rayons cosmiques; Et la recherche d’un long monopôle magnétique théorique, une particule hypothétique qui est un aimant isolé avec un seul pôle magnétique. S’y ajoutent deux nouvelles expériences, appelées FASER (Advanced Search Experiment) et SND (Scattering and Neutrino Detector), qui ont été rendues possibles par l’installation de deux nouveaux détecteurs alors que l’accélérateur était récemment arrêté. FASER recherchera des particules très légères et à faible interaction, telles que les neutrinos et la matière noire, et SND recherchera exclusivement neutrinosdes particules fantomatiques qui peuvent traverser la plupart de la matière sans interagir avec elle.
Un physicien des particules particulièrement excité à l’idée de le rechercher est l’axone tant attendu, une étrange particule hypothétique qui n’émet, n’absorbe ni ne réfléchit la lumière, et est un suspect majeur dans la composition de la matière noire.
Cette troisième ronde du LHC est prévue pour durer quatre ans. Après cette période, les collisions seront à nouveau arrêtées pour d’autres mises à niveau qui pousseront le collisionneur à des niveaux de puissance encore plus élevés. Une fois modernisé et de nouveau opérationnel en 2029, le collisionneur à haute luminosité du LHC devrait capturer 10 fois les données des trois cycles précédents combinés.
Publié à l’origine sur Live Science.
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