Natuurkundigen van het onderzoekscentrum van CERN hebben dinsdag subatomaire deeltjes in de Large Hadron Collider in botsing gebracht met de hoogste snelheden ooit bereikt. "Veel mensen hebben lang op dit moment gewacht, maar hun geduld en toewijding beginnen hun vruchten af te werpen." De instrumenten in de LHC hebben al duizenden gebeurtenissen geregistreerd en op dit moment heeft de LHC meer dan een uur stabiele en botsende balken gehad.
Dit is een poging om miniversies van de oerknal te creëren die 13,7 miljard jaar geleden tot de geboorte van het universum hebben geleid, en nieuwe inzichten hebben verschaft in de aard en evolutie van materie in het vroege heelal.
Balken kwamen om 13:06 CEST om 7:05 uur in de LHC in botsing. Dit markeert de eerste lange run met een energie die drie en een half keer hoger is dan voorheen werd bereikt bij een deeltjesversneller.
"Met deze record-verpletterende botsingsenergieën worden de LHC-experimenten een uitgestrekt gebied in gedreven om te verkennen, en begint de jacht op donkere materie, nieuwe krachten, nieuwe dimensies en het Higgs-deeltje", zegt Fabiola Gianotti, woordvoerder van ATLAS CERN. "Het feit dat de experimenten al artikelen hebben gepubliceerd op basis van de gegevens van vorig jaar, is een goed voorteken voor deze eerste natuurkundige proef."
Wetenschappers zeggen dat de eerste resultaten van dit hoge botsingspercentage binnen een paar maanden, waarschijnlijker eind 2010, worden gepubliceerd.
"We zijn allemaal onder de indruk van de manier waarop de LHC tot dusver heeft gepresteerd", zegt Guido Tonelli, woordvoerder van het CMS-experiment, "en het is bijzonder verheugend om te zien hoe goed onze deeltjesdetectoren werken, terwijl onze natuurkundeteams wereldwijd al aan het analyseren zijn gegevens. We zullen binnenkort enkele van de belangrijkste puzzels van de moderne fysica bespreken, zoals de oorsprong van massa, de grote eenmaking van krachten en de aanwezigheid van overvloedige donkere materie in het universum. Ik verwacht heel spannende tijden voor ons. ”
CERN zal de LHC 18-24 maanden laten draaien met als doel voldoende gegevens aan de experimenten te leveren om aanzienlijke vooruitgang te boeken via een breed scala aan fysische kanalen. Zodra ze de bekende deeltjes van het standaardmodel hebben "herontdekt", een noodzakelijke voorloper voor het zoeken naar nieuwe fysica, zullen de LHC-experimenten de systematische zoektocht naar het Higgs-deeltje starten. Met de verwachte hoeveelheid gegevens, door natuurkundigen een inverse femtobarn genoemd, zal de gecombineerde analyse van ATLAS en CMS een breed massabereik kunnen verkennen, en er is zelfs een kans om ontdekt te worden als de Higgs een massa heeft dichtbij 160 GeV. Als het veel lichter of erg zwaar is, zal het moeilijker te vinden zijn in deze eerste LHC-run.
Voor supersymmetrie hebben ATLAS en CMS elk voldoende gegevens om de gevoeligheid van vandaag voor bepaalde nieuwe ontdekkingen te verdubbelen. Experimenten zijn tegenwoordig gevoelig voor sommige supersymmetrische deeltjes met massa's tot 400 GeV. Een inverse femtobarn bij de LHC verhoogt het ontdekkingsbereik tot 800 GeV.
"De LHC heeft de komende twee jaar een reële kans supersymmetrische deeltjes te ontdekken", legt Heuer uit, "en geeft mogelijk inzicht in de samenstelling van ongeveer een kwart van het heelal."
Zelfs aan het meer exotische einde van het potentiële ontdekkingsspectrum van de LHC, zal deze LHC-run het huidige bereik met een factor twee uitbreiden. LHC-experimenten zullen gevoelig zijn voor nieuwe massieve deeltjes, wat wijst op de aanwezigheid van extra afmetingen tot massa's van 2 TeV, waar het bereik van vandaag ongeveer 1 TeV is.
Na deze run wordt de LHC stilgelegd voor routineonderhoud en om de reparatie- en consolidatiewerkzaamheden te voltooien die nodig zijn om de LHC's ontwerpenergie van 14 TeV te bereiken na het incident van 19 september 2008. Traditioneel heeft CERN zijn versnellers op een jaarlijkse cyclus bediend, zeven tot acht maanden met een sluiting van vier tot vijf maanden per jaar. Omdat het een cryogene machine is die op zeer lage temperatuur werkt, duurt het ongeveer een maand voordat de LHC op kamertemperatuur is gekomen en nog een maand om af te koelen. Een uitschakeling van vier maanden als onderdeel van een jaarlijkse cyclus is niet langer logisch voor een dergelijke machine, dus CERN heeft besloten om over te schakelen naar een langere cyclus met langere bedrijfsperiodes, vergezeld van langere uitschakelingsperioden indien nodig.
"Twee jaar onafgebroken rennen is een hele klus, zowel voor de LHC-operators als voor de experimenten, maar het zal zeker de moeite waard zijn", aldus Heuer. "Door te beginnen met een lange termijn en de voorbereidingen voor 14 TeV-botsingen te concentreren op een enkele stop, verhogen we de totale looptijd in de komende drie jaar, waardoor de verloren tijd wordt gecompenseerd en de experimenten de kans krijgen hun stempel te drukken."
Bron: CERN
