V CERN zahájili třetí etapu hledání nové fyziky | E15.cz

V CERN zahájili třetí etapu hledání nové fyziky

Marek Schwarzmann

Sdílet na Facebook Messenger Sdílet na LinkedIn
Vstoupit do diskuze
0

Největší urychlovač na světě Velký hadronový urychlovač (LHC) ve švýcarsko-francouzském příhraničí na konci května ukončil již druhou několikaletou odstávku a toto úterý oficiálně zahájil třetí období testů a srážek částic. Připomeňme, že hned v průběhu prvního chodu vědci na urychlovači potvrdili – předevčírem tomu bylo už deset let! – existenci do té doby teoretizované částice známé jako Higgsův boson, v médiích komunikované též jako „božská částice“, což je mezi samotnými fyziky velmi neoblíbený název; mají prý raději výraz „boson šampaňského“. Jde ale zatím o nejdůležitější částici, která byla v CERN objevena a, zjednodušeně řečeno, která dává ostatním částicím hmotnost.

Mezinárodní týmy inženýrů a fyziků poslední několikaletou pauzu v provozu využily k vylepšení instrumentů nejen urychlovače částic. Třetí kolo provozu hlavních experimentů ATLAS, ALICE, CMS i LHCb navíc začíná dle slov samotných vědců „s velkým množstvím adrenalinu a očekávání“, neboť mají nasbíráno velké množství anomálních datových sad a měření, která podle nich naznačují směr dalšího výzkumu vstříc potenciálně nové fyzice a novým částicím mimo standardní model fyziky. „V průběhu třetího ‚runu‘ jistě něco zase objevíme,“ cituje časopis Nature jednu z mexických výzkumnic Isabel Pedrazaovou.

Dosavadní náklady spojené s konstrukcí a postupným upgradováním nejdůležitějšího fyzikálního experimentu lidské historie se aktuálně pohybují kolem 9,2 miliardy dolarů (v sumě přitom nejsou započteny mzdové náklady na tisíce fyziků a studentů, kteří na díle posledních 13 let aktivně bádali). Ve třetím období disponuje LHC schopností sbírat větší objemy dat, citlivějšími detektory a inovativními způsoby pro pátrání po nové fyzice.

Jedním z nejcitovanějších je samozřejmě schopnost efektivněji, respektive ještě více urychlovat svazky částic, takže jejich následné srážky jsou energetičtější než kdy dříve. Konkrétně se pro třetí běh hovoří o srážkách protonových svazků při energiích 13,6 TeV (teraelektronvoltů). Větší srážková energie předpokládá větší šanci na vznik unikátních vysokoenergetických částic, z praktického hlediska je ale také takový svazek protonů díky inovacím o něco kompaktnější, čímž se zvyšuje pravděpodobnost efektivnější srážky, a tím pádem vzniká více dat.

Konkrétně na experimentu ALICE (na kterém působí celkem velká tuzemská výzkumná skupina) bylo vyměněno několik detektorů, takže podle vědců bude schopen sbírat zhruba stonásobně více dat než dříve. Na experimentu CMS byly instalovány prototypy detektorů pro monitoring pohybu mionů, zároveň bude experiment schopen měřit také hadrony (částice složené z více kvarků, jako jsou třeba protony či neutrony). Mimochodem jen hadronů v CERN na experimentu LHCb za více než dekádu provozu objevili minimálně 59. V neposlední řadě hlavní „hvězda“ LHC – největší experiment ATLAS – získala inovované „malé kolo“ mionových detektorů (tedy těch v těsné blízkosti trubky urychlovače) a měla by tak díky tomu být schopna měřit širší rozsah událostí následujících po srážce protonových svazků.

Z tuzemského hlediska se pak stal o trochu zajímavějším upgrade experimentu LHCb, který mimo jiné studuje spodní či též krásný kvark b. LHCb byl totiž zcela předělán a vybaven novou elektronikou včetně detektorů. A právě na vzniku vylepšení takzvaného VeLo instrumentu (vertexlokátoru) se podílel též Peter Švihra z CERN (také působí na University of Manchester a na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze). 

„Nový detektorový systém, který jsem pomáhal vytvořit, má 150krát více vyčítacích kanálů – čtverců o straně jen několik desítek mikrometrů – které posílají data ve stejné frekvenci, jako se srážejí protony – tedy každých 25 nanosekund,“ vysvětluje s tím, že takové vylepšení by mělo přinést přesnější určení vertexů, trajektorií nabitých částic, ale hlavně zvýšený tok dat z experimentu s možností vybírat zajímavé události za pomoci speciál­ního softwaru. „Výsledkem by mělo být optimálně zlepšení určení polohy rozpadu krátce existujících hadronů obsahujících kvarky b a c,“ dodává.

Tato pozorování jsou důležitá pro přesnější výzkum narušení takzvané CP symetrie v mikrosvětě, kterou fyzikové od šedesátých let minulého století popisují a zkoumají. Vylepšení znamenají, že detektor bude sbírat čtyřnásobné množství dat v porovnání s druhým obdobím provozu LHC.  

Zkrátka a dobře LHC bude ve třetím běhu energetičtější, experimenty na něm budou opět o něco přesnější a budou si toho více pamatovat a vedle hledání nové fyziky (čti nových částic a jevů) by také dle očekávání fyziků měly být ověřeny některé dříve naměřené anomálie a fenomény v chování již známých částic a také snížena chybová rozmezí jejich měření. A možná dojde i k vyrobení nějaké té temné hmoty, což ještě před pár lety v našem rozhovoru optimisticky předpovídal tehdejší ředitel CERN Rolf-Dieter Heuer. Třeba to tentokrát opravdu vyjde, ne nadarmo se říká „do třetice všeho dobrého“, že?

Jak má proběhnout mise Evropské kosmické agentury s cílem uklidit oběžnou dráhu?

Video se připravuje ...

S předplatným můžete mít i tento exkluzivní obsah

Hlavní zprávy

Nejčtenější

Video

Newslettery