Amped-Up Atom Smasher sucht nach neuen Teilchen, dunkle Materie


Größten Teilchenbeschleuniger der Welt, die bekanntlich das lang ersehnte Higgs-Boson im Jahr 2012 entdeckt, wird bald wieder auf fast das Doppelte der Energie von seinen ersten Lauf starten.

Nach einer zweijährigen Pause für Upgrades, der Large Hadron Collider (LHC), der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in der Schweiz herstellen Teilchenkollisionen bei einer Energie von 13 Teraelectron Volt (TeV) bis Mai werden, im Vergleich zu den 8-TeV Kollisionen bei früheren Operationen, CERN Beamte sagte auf einer Pressekonferenz heute (12. März).

Mit Blick auf diese höhere Energie-Kollisionen, hoffen Forscher, jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik, der herrschenden Theorie anzuzeigen, beschreibt der Elementarteilchen und wie sie interagieren. Dies könnte auch zu anderen Higgs-Bosonen finden, oder Herstellung von dunkler Materie, die geheimnisvolle Substanz, etwa 85 Prozent der gesamten Materie im Universum macht, sagte Forscher. [Über Higgs: 5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]

"Wir sind wieder in unerforschtes Gebiet geleitet", sagte David Charlton, ein Sprecher von ATLAS, einer der beiden LHC-Experimente, die im Juli 2012 eines Partikels, wobei die Eigenschaften des Higgs-Bosons nachgewiesen ein Teilchen dachte, alle anderen Teilchen ihre Masse geben.

Der LHC besteht aus einem 17-Meile-langen (27 km)-Ring von supraleitenden Magneten, der Teilchen, um die Geschwindigkeit des Lichts in der Nähe von beschleunigt. Der LHC produziert zwei Strahlen von Protonen und stößt sie an vier Standorten im Inneren der Maschine. Um die Magnete supraleitende machen, sind sie gekühlt, mit flüssigem Helium auf minus 456,3 Grad Fahrenheit (minus 271,3 Grad Celsius), eine Temperatur kälter als den Weltraum.

In seiner ersten Saison der Operation, die von 2009 bis 2012 dauerte, konnte der LHC Kollisionen bei Energien von bis zu 8 TeV zu produzieren. Die Entdeckung des Higgs-artigen Teilchen – deren Existenz Wissenschaftler hatten lange theoretisiert – dazu beigetragen, das Standard-Modell, die Theorie zu bestätigen, die erfolgreich fast alle der experimentellen Teilchenphysik erklärt hat. Aber um dieses Modell hinauszublicken und entdecken neue Physik, höhere Energie Kollisionen erforderlich sind.

Während seiner zweijährigen Abschaltung LHC unterzog sich erhebliche Wartung und Upgrades, Frederick Bordry, CERN Direktor der Beschleuniger und Technologie, sagte auf der Pressekonferenz. Dazu gehörten, Stärkung der Verbindung zwischen den Magneten, Verbesserung des Schutzes gegen eine supraleitende Aufschlüsselung (oder abschrecken) der Magnete, Verbesserung des Strahlenschutzes und Kühlsysteme und Verdoppelung der Zahl der "Trauben" von Protonen in den Collider mehr Kollisionen produzieren Bordry sagte injiziert.

Über das Wochenende durchgeführt Techniker den ersten Test Teilchenstrahlen in den LHC zu injizieren. Der Collider wird und läuft innerhalb von zwei Wochen, aber es dauert etwa zwei Monate vor der LHC die ersten Kollisionen für Physik, erreichen wird, sagte Ralph Heuer, Generaldirektor des CERN. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Unterdessen erwarten Forscher suchen neue Physik.

Eines ihrer wichtigsten Schwerpunkte werden das Higgs-Boson. Z. B. Wissenschaftler zu sehen, ob das Teilchen zerfällt in unerwarteter Weise und ob möglicherweise andere Higgs-Bosonen.

"In Familien mit nur einem Kind, das Kind verhält sich völlig anders als wenn es in einer Familie mit 10 Kindern wurden", sagte Heuer. Wenn das Higgs entpuppt sich als einer von vielen, es andere Eigenschaften als das Standard-Modell haben wird, und "wir keine Ahnung wo haben es lang geht", hinzugefügt Heuer.

Ein weiterer Bereich der aktualisierte LHC Sonde können ist dunkle Materie, die noch nicht direkt nachgewiesen wurde. Das einer der Schwerpunkte des CMS, das andere Experiment sein wird, die Beweise für das Higgs gefunden, sagte CMS Sprecher Tiziano Camporesi. Einsteins berühmte Formel E = Mc ^ 2 sagt, dass Masse Energie entspricht. "Also, wenn wir einen neuen Zustand der Materie erzeugen wollen, müssen wir die Kraft haben, es zu produzieren," sagte Camporesi.

Neben dem Higgs und dunkle Materie könnte der LHC Wissenschaftler einen Einblick in die Bedingungen unmittelbar nach dem Urknall vorhanden. ALICE, ein weiteres LHC-Experiment, werden nun in der Lage, die Bedingungen zu studieren, die "noch heißer, noch langlebiger und sogar noch gewalttätiger" sind als zuvor, ALICE Sprecher Johannes Wessels heute sagte.

Während der Pressekonferenz wiederholte Wissenschaftler den Satz "Wenn die Natur gut mit uns." Aber was passiert, wenn die Forscher nicht fündig?

Auch wenn der LHC keine neuen Teilchen findet, könnte es noch sammeln Daten, die die Präzision der Messungen verbessern wird, sagten die Forscher.

"Wenn wir etwas nicht direkt finden, wir auch etwas indirekt finden könnte", sagte Heuer.

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