Forskare vid CERN har nu genomfört "öppen hjärtkirurgi" på en av detektorerna vid Large Hadron Collider (LHC). I en komplex operation som pågick från 27 februari till 9 mars, den gigantiska Compact Muon Solenoid (CMS) detektorn fick ett nytt "hjärta" – det är Pixel Tracker.

Detektorer vid LHC, som CMS, registrera signaturerna för partiklar som produceras när strålar av protoner (eller, ibland, blykärnor) slås samman. Detektorerna är byggda runt LHC:s strålrör, inom vilken kollisionerna äger rum. När partiklarna flyger genom detektorerna, de korsar flera lager av utrustning som har till uppgift att göra specifika mätningar om deras egenskaper. Men, när dessa kollisioner inträffar, det är inte en enda proton som träffar en annan proton:flera dussin samtidiga kollisioner äger rum inom CMS. Detta fenomen är känt som "pile-up" och kan ses som att exponera en filmkamera för flera bilder och spela in alla flera exponeringar i ett enda fotografi.

Spårningssystemet bestämmer banorna för laddade partiklar som flyger genom det, och identifierar partiklarnas laddning och moment, hjälper till att bestämma ursprunget för de olika partiklarna som ses av CMS. Fysiker kan alltså separera de överlappande kollisionerna i individuella interaktioner.

CMS-spårningssystemet är tillverkat av kiselsensorer och har två komponenter som fyller en kompletterande roll:den inre av de två kallas Pixel Tracker och den yttre är Strip Tracker. Pixel Tracker ser det största angreppet av partiklar som flyger genom CMS och, oundvikligt, det kommer att förlora sin förmåga att mäta partiklarnas egenskaper exakt. Dessutom, LHC fortsätter att förbättra sin prestanda och förväntas ge CMS ett ännu större antal samtidiga interaktioner:ännu fler exponeringar på varje fotografi. Det var därför planerat för cirka fem år sedan att ersätta den ursprungliga Pixel Tracker från CMS, togs bort tidigare i år, med en helt ny.

Den nya Pixel Tracker har fyra lager istället för de tidigare tre i den centrala regionen (kallad BPIX för Barrel PIXel) och har tre diskar istället för de tidigare två som täcker varje ände (kallad FPIX för Forward PIXel). Dessa ytterligare lager höjer antalet kiselpixlar i CMS från 66 miljoner till 124 miljoner, öka "upplösningen" för de "fotografier" som CMS tar, så att säga.