Atom Smasher verlängern Jagd nach Strange Partikel im Jahr 2015.

Im Jahr 2015 wird der weltweit mächtigsten Atom Smasher, der Large Hadron Collider, neu gestartet. Der Teilchenbeschleuniger hat bereits das Higgs-Boson, das so genannte "God Particle" entdeckt, und wenn es wieder online kommt nach zwei Jahren auf Upgrades, Forscher vermuten, dass es entdecken könnte, andere Arten dieser Gott Teilchen sowie extra-Dimensionen der Wirklichkeit und die Identität der geheimnisvollen dunklen Materie, die größten Teil der Masse des Universums macht.

Der Large Hadron Collider (LHC) ist der größte Teilchenbeschleuniger der Welt, mit einem Ring ungefähr 16 Meilen (27 Kilometer) im Umkreis. Es beschleunigt Teilchen fast die Geschwindigkeit von Licht mit in der Nähe von 9.600 Magnete, bestehend aus ca. 10.000 Tonnen Eisen, mehr als in der Eiffel-Turm. Diese Magnete bestehen aus Spulen von Filamenten, die, wären sie entwirrt, würde zur Sonne Strecken und wieder fünfmal mit genug Links über für ein paar Ausflüge zum Mond.

Die größte der LHC-Magnete 35 Tonnen wiegen und sind etwa 50 Fuß (15 Meter) lang. Sie erzeugen ein magnetisches Feld mehr als 100.000 Mal stärker als das der Erde. Diese Magnete benötigen Kühlung von flüssigem Helium, so dass dem LHC die größten Kühlschrank der Welt – die Magnete funktionieren bei Temperaturen von minus 456,3 Grad Fahrenheit (minus 271,3 Grad Celsius), kälter als Weltraum.

Im Jahr 2012 die Atom Smasher half-Wissenschaftler entdecken das lang ersehnte Higgs-Boson, die Hilfen Masse gewähren auf alle Partikel, die Masse, wie Protonen und Elektronen haben. Das Higgs-Boson hat eine Masse von 125 Milliarden Elektronenvolt oder mehr als 130 Mal die Masse des Protons.

Still, so reich wie die Ernte der Ergebnisse rund um das Higgs war, wurde der LHC entwickelt, um noch mächtiger, als es noch nicht gewesen sein. Nur neun Tage nach es zuerst live im Jahr 2008 ging führte eine fehlerhafte elektrische Verbindung zwischen zwei von seinen Magneten bis zu mehreren Tonnen Helium entweichen mit explosiver Kraft, Dutzende von Magneten zu beschädigen. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Der LHC soll nun, im Jahr 2015 fast doppelt so leistungsfähig wie seine ersten Lauf von 2010 bis 2013 zurück.

"Verdoppelung der Energie einen großen Einfluss auf die Suche nach neuen Teilchen am LHC,", sagte experimentelle Teilchenphysiker Gabriella Sciolla, der Brandeis University in Waltham, Massachusetts, auf das ATLAS-Experiment am LHC arbeitet. "Je höher die Energie, je schwerere das Teilchen eine möglicherweise produzieren."

Ein Durchbruch der LHC machen könnte, nach dem Neustart ist die Entdeckung was dunkle Materie, eines der größten Geheimnisse des Universums Teilchen bilden. Dunkler Materie ist gedacht, um eine unsichtbare, rätselhafte Substanz sein, die macht etwa fünf Sechstel aller Materie im Kosmos.

"Indem Sie auf größere Energien am LHC, wir den Bereich der Massen von möglichen Teilchen der dunklen Materie, die wir prüfen können, erhöhen", sagte experimentelle Physiker Andrew Lankford an der University of California, Irvine, der auch auf das ATLAS-Experiment arbeitet.

Der Konsens unter den Physikern ist so weit, dass dunkler Materie neue Arten von Teilchen besteht, die nur interagieren sehr schwach mit gewöhnlicher Materie. Dunkler Materie kann nicht durch eines der Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik, die beste Beschreibung erklärt werden, zur Zeit der subatomaren Welt ist. Sie müssen daher ein neues Verständnis der Physik entstehen, die über das Standardmodell hinausgeht. Eine Möglichkeit liegt in der Idee bekannt als Supersymmetrie, was darauf hindeutet, dass alle bekannten Arten von Teilchen des Standardmodells noch unentdeckte Partner haben. Zum Beispiel hätte Elektronen ähnliche Vettern, die als Selectrons bekannt.

"Alle Suchvorgänge für supersymmetrischen Teilchen hochenergetische Kollisionen zwischen Teilchen abhängen," sagte Sciolla.

Wissenschaftler sagen, dass der LHC nicht direkt jedes Teilchen der dunklen Materie erkennt. Nachdem der LHC Protonen zusammen zerschlägt, könnte keine Energie fehlt in der Folgezeit an der Gründung und Existenz der dunklen Materieteilchen andeuten Sciolla erklärt.

Eine weitere Entdeckung, die der LHC machen könnte sind mehrere Arten von Higgs-Bosonen. "Der LHC erwies sich eine Art von Higgs Boson existieren – niemand sagt es kann nicht sein, eine zweite oder Dritte oder vierte," Sciolla sagte. "sie könnte mehr Higgs-Bosonen mit unterschiedlichen Massen und vielleicht sogar kostenlos, wie durch die Supersymmetrie vorausgesagt wird."

Lernen mehr darüber, wie Higgs-Bosonen mit anderen Teilchen interagieren könnte auch die Natur der dunklen Materie beleuchten. "Es wäre sehr, sehr selten Wechselwirkungen zwischen Higgs und Teilchen der dunklen Materie, die beleuchten könnte was dunkler Materie ist," sagte Lankford. "Higgs könnte ein Portal in den dunklen Bereich."

Und schließlich kann der LHC entdecken die sogenannten Z-Prime oder Z' Boson. Dieses Teilchen ist theoretisch eine schwerere Version des Z-Bosons, ein Teilchen im Zusammenhang mit der schwache Kernkraft, die Kernfusion und radioaktiven Zerfall zugrunde liegt.

Nahezu jeder Grand unified Theory – eine Theorie in der Physik, das alle bekannten Kräfte erklären könnte – würde vorschlagen, dass Z-Prime vorhanden ist. Dazu gehören Theorien, die auch die Existenz von extra-Dimensionen der Realität jenseits der drei räumlichen Dimensionen Länge, Breite und Tiefe und die vierte Dimension der Zeit vorschlagen.

"Z-Prime ist wesentlich schwerer als ein Z-Teilchen, so etwas wie zig Mal die Masse" Sciolla sagte. "Z-Prime kann auf sehr einfache Weise, die zwei sehr energische Myonen, ergibt die grundsätzlich schwerer Versionen von Elektronen sind zerfallen. "Wenn wir die Myon-Signatur von Z-Prime erkennen kann, wäre, die Modelle, die die Existenz von Z-Prime vorherzusagen unterstützen."

Mit allen in diesem Sinne freuen Forscher am LHC stark bis 2015.

"Wie der LHC aufwachen, eine Menge Leute freuen uns gerade jetzt," sagte Sciolla. "Es gibt eine Menge Begeisterung hier."

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