3 Yıllık Bir Aradan Sonra, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Yeniden Başlatılıyor

Dünyanın en büyük parçacık çarpıştırıcısı, atomları her zamankinden daha sert bir şekilde parçalamaya hazırlanıyor.

Üç yıllık planlı bakım, yükseltmeler ve pandemik gecikmelerin ardından Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), üçüncü ve şimdiye kadarki en güçlü deneysel dönemi için güç vermeye hazırlanıyor.

Uzmanlar, bu ay başlayan tüm ilk testler ve kontroller iyi giderse, Haziran ayında deneylere başlayacak ve Temmuz ayı sonuna kadar yavaş yavaş tam güce çıkacaklar.

Yeni çalışma sonunda nötrino adı verilen hayaletimsi parçacıkların uzun süredir aranan versiyonlarını ortaya çıkarabilir; yerçekimi uygulayan ancak ışıkla etkileşime girmeyen karanlık maddeyi oluşturan anlaşılması zor parçacıklardır ve hatta evrenin neden var olduğunu açıklamaya yardımcı olabilirler.

LHC'yi işleten Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü'nde (CERN) fizikçi olan Stephane Fartoukh, "Başlangıçta iki yıl olarak planlanan ancak COVID-19 salgını nedeniyle bir yıl uzatılan Sözde Uzun Kapatma 2'nin tamamlanması, hem önleyici hem de düzeltici sayısız bakım operasyonunu devreye alma fırsatı sağladı” dedi.

2008'den bu yana, LHC, temel bir parçacık olan Higgs bozonu ve Evrendeki temel kuvvetleri ve parçacıkları tanımlayan Standart Model'deki son eksik parça gibi yeni parçacıkları bulmak için atomları inanılmaz hızlarda bir araya getirdi.

Yaklaşan üçüncü çalışmada, çarpıştırıcının yükseltilmiş yetenekleri, Higgs bozonu da dâhil olmak üzere Standart Modeldeki parçacıkların özelliklerini keşfetmeye ve karanlık madde kanıtlarını aramaya odaklanacak.

CERN fizikçisi, ATLAS İşbirliği için eğitim ve sosyal yardım koordinatörü ve İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nde doçent olan Rebeca Gonzalez Suarez, "Yeniden veri almak ve farklı aramalarda neler görebileceğimizi görmek beni heyecanlandırıyor" dedi.

Yaklaşan LHC çalışması ayrıca iki yeni fizik deneyi sunacak: Saçılma ve Nötrino Dedektörü (SND) ve İleri Arama Deneyi (FASER).

FASER, ATLAS deneyi için çarpışma bölgesinden 480 metre uzaklıkta bulunan bir dedektör kullanacak ve bu, algılanabilir parçacıklara bozunmadan önce uzun mesafeler kat edebilen bilinmeyen egzotik parçacıkları toplamak amacıyla (örneğin, zar zor etkileşen potansiyel zayıf etkileşimli büyük parçacıklar) madde ile etkileşime girer ve karanlık maddeyi oluşturabilir.

FASER'in alt dedektörü FASERν ve SND, çarpışma bölgesinde üretildiği bilinen ancak hiç tespit edilmemiş yüksek enerjili nötrinoları tespit etmeyi amaçlayacaktır. Bu tür tespitler, bilim insanlarının bu parçacıkları her zamankinden daha ayrıntılı olarak anlamalarına yardımcı olacaktır.

Ayrıca başka bir bilmeceyi de ele alabilirler. Madde ve antimaddenin Big Bang'de eşit miktarlarda üretildiği düşünülmektedir. Teoride bu, temas halinde yok olmaları ve geride hiçbir şey bırakmamaları gerektiği anlamına gelir. Yine de evrenimiz var ve çoğunlukla madde.

Fartoukh "Bu iki deney, karanlık maddenin doğası, nötrino kütlelerinin kökeni ve günümüz evreninde madde ve antimadde arasındaki dengesizlik gibi fizikteki en büyük bulmacalardan bazılarını çözmeye çalışıyor" diyor.

 

Yeni yükseltmeler, LHC'nin parçacıkları her zamankinden daha sert bir şekilde parçalamasına izin verecek - 6,8 teraelektronvolt'luk bir enerjiye kadar, önceki 6,5 teraelektronvolt sınırının üzerinde bir artış - bu da LHC'nin yeni parçacık türlerini görmesini sağlayabilir.

LHC ayrıca atomları daha sık parçalayacak, bu da bilim insanlarının çarpışmalar sırasında çok nadiren üretilen olağandışı parçacıkları bulmasını kolaylaştıracaktır.

LHC'nin dedektör yükseltmeleri, cihazlarının bu yeni enerji rejimi hakkında yüksek kaliteli veriler toplamasını sağlayacaktır. Ancak LHC deneyleri her saniyede terabaytlarca veri sağlarken, yalnızca bir kısmı kaydedilebilir ve incelenebilir.

Bu nedenle CERN'deki bilim insanları, önce verileri işleyen ve kaydededen ve daha sonra araştırmacılar tarafından incelenecek en ilginç olayları seçen otomatik bir sistem geliştirdiler.

Gonzalez Suarez, "LHC saniyede 1,7 milyar çarpışma üretiyor. Tüm bu verileri tutmak imkânsız, bu yüzden ilginç olduğunu düşündüğümüz olayları seçmek için bir stratejimiz olmalı." "Bunun için, bir şey ilginç göründüğünde sinyal gönderen donanımımızın belirli parçalarını kullanıyoruz."

Üçüncü çalıştırmanın 2025'in sonuna kadar sürmesi planlanıyor. Bilim insanları, LHC'nin Yüksek Parlaklık aşaması için 3. Çalışmadan sonra uygulanacak ve eşzamanlı çarpışmaların ve enerjilerin sayısını daha da artıracak ve iyileştirecek bir sonraki yükseltme turunu tartışıyorlar.