3D-snitt av LHC-dipolen. Kredit:CERN
CERN har meddelat att världens mest kraftfulla partikelaccelerator är redo att börja leverera protonkollisioner till experiment på en rekordstor energinivå.
Large Hadron Collider förbereder sig för att leverera data med den oöverträffade energin på 13,6 TeV. Forskare från University of Liverpool är en del av de internationella samarbeten som kommer att samla in och analysera data.
Detta markerar starten på acceleratorns tredje körning av datainsamling för fysik vid CERN, på den fransk-schweiziska gränsen nära Genève.
Strålen började cirkulera i april, efter mer än tre år av uppgraderingar och underhållsarbete för att göra den ännu mer kraftfull.
LHC-maskinen och dess injektorer hade tidigare tagits i drift igen för att arbeta med nya strålar med högre intensitet och ökad energi.
Stråloperatörer har nu meddelat att strålen är stabil och redo att börja ta data som ska användas för vetenskap.
LHC kommer nu att köras dygnet runt i nästan fyra år med rekordenergin 13,6 biljoner elektronvolt (TeV).
Forskare vid University of Liverpool var en del av den internationella ansträngningen att förbättra prestandan för tre av LHC:s fyra huvudexperiment – LHCb, ATLAS och ALICE – för att öka dataproverna och generera högre kollisionsenergi.
Professor Monica D'Onofrio är teamledare för ATLAS- och FASER-experimentgrupperna vid University of Liverpool.
Hon säger att "det här är ett mycket spännande ögonblick för oss alla:efter år av arbete med att uppgradera ATLAS-detektorsystemet med nya komponenter, förbättrad dataavläsning och förbättrat urval online, är vi redo att samla in betydligt större dataprover, av högre kvalitet än tidigare körningar."
"Vi kommer att kunna undersöka Higgs-bosonens natur med oöverträffad precision, testa om den sönderfaller till nya partiklar, till exempel de som kan utgöra mörk materia, och söka efter ny fysik med den högsta energi som någonsin nåtts av en accelerator. "
"Vår grupp i Liverpool har legat i framkanten av många av dessa sökningar och precisionsmätningar sedan starten av LHC-operationerna, och vi ser fram emot att starta denna nya fas av ATLAS-experimentet."
"Det är också fantastiskt att, förutom de fyra stora LHC-experimenten, kommer flera helt nya mindre experiment, byggda och installerade under den långa avstängningen, att se sina allra första data när Run 3 startar. Liverpool är en del av FASER, byggt att söka efter sönderfallet av nya hypoteser med lång livslängd som produceras i LHC-kollisioner som är kandidater för mörk materia. Det kommer att på ett bra sätt komplettera ATLAS fysikprogram som utforskar tidigare upptäckta regioner. De kommande åren kommer utan tvekan att bli övertygande, och vi är alla engagerade för att få ut det mesta av dessa fantastiska detektorer och accelerator."
Professor Marielle Chartier, teamledare för University of Liverpool ALICE-experiment säger att "efter nästan tio år av forskning och utveckling har ALICE-experimentet slutfört stora uppgraderingar av sina detektorer, elektronik, triggning och datorsystem under LHCs andra långa avstängning, redo för dagens start av sin tredje körning. Under det kommande decenniet kommer ALICE att kunna samla in mycket mer data från LHC-proton-proton-, proton-jon- och tungjonkollisioner, mycket snabbare än tidigare."
"Jag är personligen väldigt exalterad över att se hur väl det nya Silicon Inner Tracking System kommer att prestera för att uppnå högprecisionsmätningar av kortdistansdynamik i kvantkromodynamik vid hög temperatur och få en djupare förståelse av kvarg-gluonplasman."
"Den här nya detektorn är den största kiselpixelspåraren som någonsin byggts och den första som helt är gjord av CMOS-sensorer, vilket gör den till den mest pixlade, såväl som den tunnaste, kiselpartikelspåraren vid LHC."
"University of Liverpool, i samarbete med STFC Daresbury Laboratory, gjorde ledande bidrag i konstruktions-, monterings- och driftsättningsfaserna av denna jätte (cirka 10 m 2 ) digitalkamera på nästan 13 miljarder pixlar, som kan ta 50 000 bilder per sekund!"
Liverpool professor i partikelfysik, Tara Shears, som arbetar med LHCb-experimentet, säger att "det finns så mycket om universum som vi måste förstå:varför materia och antimateria är olika; vad mörk materia är gjord av; om den nya fysiken vi tänk och hopp finns där ute, någonstans, visar sig. Det är därför Run 3 är så viktig för oss. Det kommer att ge oss så mycket data att vi kan göra en riktigt kriminalteknisk undersökning av alla dessa frågor."
"Mitt experiment, LHCb, har genomgått en omfattande översyn och uppgraderats redo för att börja ta data, och i Liverpool har vi konstruerat en av de viktigaste partikeldetektorerna för det. Ingen förväntade sig att en pandemi skulle drabba när vi planerade detta! Det är en hyllning till engagemanget och skickligheten hos vår fantastiska personal i Liverpool att trots alla utmaningar har denna intrikata detektor framgångsrikt monterats, levererats och installerats redo för Run 3. Data från denna nya detektor kommer att göra hela LHCb fysikprogrammet möjligt."
De fyra stora LHC-experimenten har genomfört stora uppgraderingar av sina dataavläsnings- och urvalssystem, med nya detektorsystem och datorinfrastruktur.
Förändringarna gör det möjligt för dem att samla in betydligt större dataprover, med data av högre kvalitet än i tidigare körningar. ATLAS- och CMS-detektorerna förväntar sig att registrera fler kollisioner under körning 3 än i de två tidigare fysikkörningarna tillsammans. LHCb-experimentet genomgick en fullständig förnyelse och ser ut att öka sin dataupptagningshastighet med en faktor 10, medan ALICE siktar på en häpnadsväckande femtiofaldig ökning av antalet registrerade kollisioner.
Med de ökade dataproverna och högre kollisionsenergin kommer Run 3 att ytterligare utöka det redan mycket mångsidiga LHC-fysikprogrammet. + Utforska vidare
