I 2008, utenfor Genève, Sveits, slo fysikere på Large Hadron Collider (LHC), verdens største partikkelakselerator og dyreste vitenskapelige eksperiment noensinne blitt utviklet. For mange var kostnadene og ventetiden verdt det. I 2012 oppdaget den massive maskinen Higgs Boson, og bekreftet den siste store delen av fysikkens standardmodell. Men forskere vet at standardmodellen ikke er komplett, siden den ignorerer ting som tyngdekraft og mørk materie. Derfor fredag begynte byggingen av en større oppgradering til LHC, rapporterer Ian Sample hos The Guardian, og når den er ferdig i 2026, kan den kraftigere gasspedalen bare blåse standardmodellen i stykker, eller i det minste legge til noen få rynker til teorien.
Partikkelfysikk er en av de mer kompliserte vitenskapene der ute. De fleste med et semester med kjemi under beltet, forstår at atomer består av protoner, nøytroner og elektroner. Men det er mye mer - protoner og nøytroner består av kvarker som holdes sammen av gluoner, en av flere typer boson. Andre elementære partikler - de som forskere ikke tror kan deles videre - inkluderer seks smaker av lepton og Higgs, kjent som en skalærboson. Så er det dusinvis av partikler som består av de elementære partiklene, inkludert hadroner, som er konstruert av kvarker og gluoner, og mesoner, laget av en kvark og anti-kvark.
Mens vitenskapen bak partiklene er vanskelig, er det enkelt å forstå hvordan forskere finner nye partikler eller bekrefte eksistensen av teoretiske partikler - de knuser dem sammen og ser på brikkene. Det er egentlig slik LHC fungerer, melder BBC - forskere skyter to stråler av partikler mot hverandre rundt en nesten 17 kilometer lang ring med nesten lysets hastighet. Disse bjelkene, styrt av kraftige magneter, blir deretter krysset, noe som får partiklene til å smadre inn i hverandre og brytes i elementære deler som varer i en brøkdel av et sekund. Svært følsomme detektorer plukker opp de raske blinkene av det som utgjør universet vårt.
BBC melder at den nye oppgraderingen vil bli kalt high-luminosity LHC og den vil øke intensiteten til de partikkelbjelkene, og øke antallet kollisjoner med en faktor på fem eller 10. For å gjøre det, melder CERN, byrået som driver LHC, de legger til 130 nye kraftige magneter som mer nøyaktig vil kontrollere partikkelstrålen, noe som gjør det mer sannsynlig at partikler vil smadre inn i hverandre. De flytter også noen magneter og legger superledende kabler for å forbedre LHCs effektivitet. Alt dette vil resultere i fem til ti ganger flere kollisjoner, noe som betyr at det blir flere data å studere, og det har forskere begeistret. "High-luminosity LHC er der vi vil samle mesteparten av dataene våre, og i den forstand er det fasen av utforskningen vår som lar oss finne ut mest om universet, " sier Tara Shears fra Liverpool University, som jobber med collideren, forteller Sample. "Hvis LHC hittil har gitt oss et stearinlys for å belyse det som tidligere var usett, vil LHC med høy lysstyrke la oss skinne søkelys."
Ryan F. Mandelbaum hos Gizmodo melder at styrking av kraft er nødvendig. Forskere håpet at etter å ha oppdaget Higgs Boson i 2012, ville de også begynne å avdekke andre partikler som kunne fylle ut kunnskapen vår om kvanteverdenen. Men disse funnene har vært unnvikende. Forskere har funnet "whiff" av nye partikler som kan forstyrre dagens modeller, men en mer robust kollider vil bidra til å gjøre mer solide deteksjoner. Mandelbaum sier også at den kunne finne nye partikler som hjelper til med å forklare mørk materie, bevise eksistensen av nye dimensjoner og utforske andre dype mysterier i fysikken.
"Hvis de avvikene vi ser i LHC for øyeblikket manifesterer seg i løpet av de neste par årene, noe de godt kan gjøre, er det vi vil se på med den høye lysstyrken - LHC er fysikken som ligger til grunn for disse funnene, " Val Gibson, en professor i fysikk ved Cambridge som jobber med collideren, forteller Sample. “Det ville snu standardmodellen på hodet. Det ville være helt banebrytende. ”
Mandelbaum melder at kraftøkningen også er nødvendig for å få et bedre håndtak på Higgs. Selv om det er blitt påvist, har forskere ikke sett nok av partikkelen til å studere den i dybden. Med dagens hastighet vil det ta LHC hundre år eller mer å samle alle dataene på Higgs boson. Med oppgraderingen vil det ta omtrent ti. “LHC nå er et tallspill: Vi trenger så mye data som mulig. Å studere Higgs-bosonet etter oppdagelsen i 2012, men også fordi det nå er klart at noen andre nye partikler kan være sjeldne, forteller fysiker Freya Blekman ved Vrije Universiteit Brussel i Belgia. "Så vi trenger mange data."
Å oppgradere maskinen betyr at den vil være frakoblet i to år fra og med 2019, og igjen mellom 2024 og 2026. Hele oppgraderingen forventes å koste rundt 955 millioner dollar. Men hvis historien er en leksjon, kan det ta lengre tid og koste mer enn forventet. LHC har blitt plaget av kostnadsoverskridelser og tekniske problemer, inkludert et par suicidaliser og en baguette-knasende due som hver tok maskinen offline i flere uker.
