I dag, LHC får en smak av något ovanligt. I åtta timmar, Large Hadron Collider accelererar och kolliderar xenonkärnor, tillåter de stora LHC -experimenten, ATLAS, ALICE, CMS och LHCb, för att registrera xenon -kollisioner för första gången.

Xenon är en ädelgas, finns i små mängder i atmosfären. Dess atomer består av 54 protoner och mellan 70 och 80 neutroner, beroende på isotopen. Xenonkollisionerna i LHC (av atomer med 54 protoner och 75 neutroner) liknar därför de tungjonkollisioner som regelbundet utförs vid LHC. I vanliga fall, blykärnor, som har en mycket större massa, används. "Men en körning med xenonkärnor var planerad för NA61/SHINE-fastmålsexperimentet vid SPS (Super Proton Synchrotron), "förklarar Reyes Alemany Fernandez, som ansvarar för tunga jonlöpningar. "Vi passar därför på en kort körning med xenon på LHC."

"Det är en unik möjlighet både att utforska LHC:s kapacitet med en ny typ av stråle och att få nya fysikresultat, "säger John Jowett, fysikern med ansvar för tunga jonstrålar vid LHC.

Och vem vet? Kanske kommer denna aldrig tidigare skådade körning att leda till några överraskande upptäckter. "Experimenten kommer att utföra samma typ av analyser med xenonjoner som de gör med blyjoner, men, eftersom xenonkärnorna har mindre massa, kollisionens geometri är annorlunda, "förklarar Jamie Boyd, LHC -programkoordinator, som är ansvarig för sambandet mellan LHC -maskinen och experimentteam. Kraftiga jon-kollisioner tillåter fysiker att studera kvark-gluonplasma, ett tillstånd av materia som antas ha existerat kort efter Big Bang. I denna extremt täta och heta ursoppa, kvarker och gluoner rörde sig fritt, utan att begränsas av den starka kraften hos protoner och neutroner, som de är i vårt universum idag.

Att byta från protoner till xenon är inte en lätt sak, dock. Ett team har förberett acceleratorkomplexet för xenonkörningen sedan början av året. Atomer i gasen accelereras och avlägsnas från sina 54 elektroner i fyra på varandra följande acceleratorer innan de sjösätts i LHC. "Antalet buntar och varvfrekvensen varierar mycket mellan protoner och xenonkärnor, "förklarar Reyes Alemany Fernandez." En av svårigheterna är att justera och synkronisera acceleratorernas radiofrekvenssystem. "

Efter xenonkörningen i LHC som varade några timmar, xenonkärnor kommer att fortsätta att cirkulera i acceleratorkomplexet, men bara så långt som till SPS. I åtta veckor, SPS kommer att leverera xenonjoner till NA61/SHINE-experimentet, som också studerar kvark-gluonplasma, men vars analyser kommer att komplettera de som utförs av LHC -experimenten. Mer specifikt, NA61/SHINE är intresserad av avstängningspunkten, en kollisionsenergitröskel över vilken skapandet av kvarg-gluonplasma skulle vara möjligt. NA61/SHINE testar alltså systematiskt många kollisionsenergier med hjälp av joner av olika massor. Efter ledning, beryllium och argon, det är nu xenons tur att inta scenen.