Was wissen Sie über den größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, der am Dienstag voll funktionsfähig sein wird?

Es ist bereit, unser Wissen über das Universum erneut zu revolutionieren. Der Large Hadron Collider (LHC) des CERN soll am Dienstag, den 5. Juli, seine volle Kapazität erreichen. Nach dreijähriger Abschaltung wegen Wartungs- und Verbesserungsarbeiten wurde es am 22. April wieder in Betrieb genommen. Franceinfo präsentiert den größten Teilchenbeschleuniger der Welt, diesen Tempel zum Studium der Unendlichkeit des Filigranen.

Es ist 27 km lang und befindet sich in einer Tiefe von 100 Metern unter der Erde

Der LHC ist ein Ring mit 27 km Durchmesser, der 100 Meter unter der Erde vergraben ist, an der Grenze zwischen Frankreich und der Schweiz, nicht weit von Genf entfernt. Wenn das Gerät so tief vergraben ist, wird es sein „Um eine Kontamination mit kosmischen Partikeln zu vermeiden, die Experimente stören könnten.“, wie Cern in dieser Videodemo des LHCb-Experiments demonstriert. Der Zugang zum Teilchenbeschleuniger ist sehr sicher: Vor der Benutzung des Aufzugs, der ihn mit der Oberfläche verbindet, scannt das Gerät die Iris der Besucher.

Warum sind so große Instrumente notwendig, um das Infinitesimal zu untersuchen? Zusammenfassend, erkläre es Die Behörde für Atomenergie und alternative EnergienVerband der ägyptischen Köche), Teilchen verhalten sich wie Wellen oder Wellen. Laut Quantenmechanik ist Energie umgekehrt proportional zur Wellenlänge. Aus diesem Grund erfordert das Arbeiten bei kurzen Wellenlängen so viel Energie.

Es ist eine (sehr) heftige Unfallszene.

Der LHC ist ein Collider. Im Inneren schieben Physiker Protonen, Teilchen, die in den Kernen von Atomen zu finden sind. In dem Ring rotieren zwei Protonenstrahlen, jeder in eine Richtung. Sie bewegen sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, kollidieren und explodieren. Und je heftiger diese Kollisionen sind, desto mehr können sie die Teilchen auseinander brechen und den Wissenschaftlern helfen, ihre Bestandteile und ihre Wechselwirkungen zu bestimmen.

Nach drei Jahren Betrieb wird der LHC seine volle Kollisionskraft von 13,6 Milliarden Elektronenvolt (TeV) erreichen. Dies ist beispiellos, bemerkt Laurent Vacavant, stellvertretender wissenschaftlicher Direktor am National Institute of Nuclear Physics and Particle Physics. Aber was entspricht dem? „Es ist sehr schwer zu erklären, weil dies wirklich Leistungseinheiten sind, die spezifisch für unser Feld sind. Es sind sehr kleine Energien.“gibt zu. „Um eine Vorstellung zu geben, vergleichen wir diese Energie oft mit der, die eine Mücke aufwenden muss, um in der Atmosphäre zu bleiben. Im Large Hadron Collider konzentriert sich diese Energie jedoch maximal auf die Kollision zweier Protonen.“Er sagt.

„Weil die Protonen so klein sind, ergibt sich eine enorme Energiekonzentration.“

Laurent Vakant

in frankreichinfo

Mit dieser beispiellosen Leistung hoffen die Physiker, noch mehr zu erreichen „Interessante Kollisionen“ und die „seltene Ereignisse“ Mit der Möglichkeit der Bildung neuer oder bisher unbeobachteter Partikel, so Laurent Vacafant.

Für die Erfassung und Aufzeichnung der Kollisionen sind dann die Detektoren mehrerer Experimente (Atlas, CMS, ALICE, LHCb) zuständig, die über eine Entfernung von 27 Kilometern um den Ring verteilt sind. Das CMS fungiert beispielsweise als riesige Kamera, die 3D-Bilder von Kollisionen aufnimmt. „Wir streben für die Experimente Atlas und CMS eine Rate von 1,6 Milliarden Proton-Proton-Kollisionen pro Sekunde an.“sagte Mike Lamont, Direktor für Beschleuniger und Technologie am CERN.

Es hat die Physik wirklich revolutioniert

Dank des LHC gab Fabiola Gianotti, damals Koordinatorin des CMS-Experiments, 2012 die Entdeckung des Higgs-Bosons bekannt. Dies revolutionierte die Physik und bestätigte die Vorhersagen der Forscher, die es vor fast 50 Jahren zu einem Kernstück des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) machten.

>> Sieben Fragen zum Higgs-Boson

„Das Higgs-Boson ist mit einigen der tiefgreifendsten Fragen der Grundlagenphysik verbunden, von der Struktur und Form des Universums bis hin zur Selbstorganisation anderer Teilchen.“erklärte die Person, die jetzt Generaldirektorin des CERN ist.

Aber das Higgs-Boson bleibt ein Rätsel. Ist es ein Elementarteilchen oder eine Verbindung?fragt Joachim Menisch, CERN-Direktor für Forschung und Berechnung, eine Ansammlung mehrerer noch nicht identifizierter Teilchen. „Ist das das einzige Higgs-Teilchen da draußen, oder gibt es noch andere Teilchen?“ fortgesetzt.

Es kann helfen, mehr über Dunkle Materie zu erfahren

„Die Entdeckung des Higgs-Bosons ist wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen“, bemerkt Laurent Vacavant. Es dauerte etwa 1,2 Milliarden Protonenkollisionen, um es zu finden. Mit der neuen Betriebsphase des LHC soll diese Zahl um zwanzig verdoppelt werden. „Ein signifikanter Anstieg öffnet den Weg zu neuen Entdeckungen“Richter Mike Lamont.

Zusätzlich zum Higgs-Boson haben Experimente am Large Hadron Collider bereits mehr als 60 vom Standardmodell vorhergesagte Kompositteilchen entdeckt. Mit dieser neuen Betriebsphase des Teilchenbeschleunigers erhoffen sich Wissenschaftler neue Erkenntnisse. Laurent Vacafant erwähnt insbesondere Dunkle Materie. Diese illusorische und mysteriöse Substanz wird aus seltsamen, massereichen Teilchen bestehen. Bestimmten Hypothesen zufolge kann es im Universum fünf- bis siebenmal mehr dunkle Materie geben als sichtbare Materie. Das bedeutet, dass die uns bekannte Materie (die aus Atomen besteht) weniger als 20 % der gesamten Materie ausmacht, aus der das Universum besteht.

Diese bisher nicht entdeckte und beobachtete Dunkle Materie ist ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis der Bewegungen großer Strukturen wie Galaxien und Galaxienhaufen. Sie loszuwerden, wäre eine große Entdeckung, und sie aufzuspüren, ist eine Priorität für Forscher auf der ganzen Welt. „Wir wissen, dass dunkle Materie ein Teilchen ist, das praktisch nicht interagiertentlarvt Laurent Vacavant. In einigen Ausführungsformen gibt es ein Partikel [hypothétique] Es heißt Neutralino. Wie der Name schon sagt, ist es ein sehr neutrales Teilchen und schwer zu sehen. Und je nach Masse dieses Neutrinos kann es alle Eigenschaften dunkler Materie haben. „, er erklärt. Die kommenden Jahre versprechen, genauso spannend zu werden, wie sie es bei LHC sind.