CERNは粒子加速器で5回の衝突を実現したいと考えている

世界最大の素粒子物理学研究所であるCERN は、2012 年のヒッグス粒子発見などの科学的マイルストーンを経て、今日その歴史に新たな章を書き始めています。研究者たちは現在、大型ハドロン衝突型加速器(LHC、英語の頭字語) を望んでいます。 ）の粒子加速器は新たな時代を迎えます。この目的のため、高輝度LHC （HL-LHC）の開発に向けた土木工事が本日開始されました。

大型ハドロン衝突型加速器は、世界最大の粒子加速器です。ジュネーブ近郊に位置する LHC は、地表下 100 メートルの深さに位置する周囲 27 キロメートルのリングで構成されています。その内部では、粒子のビームが特別な条件下で、光に近い速度で、宇宙空間よりも低い温度で、実質的に真空中で回転します。加速器が発足して以来、科学者の目的は、物質の基本成分とそれらを結合する力を研究する実験を行うことです。

陽子線はトンネル内で回転し、4 つの異なる点で衝突し、その衝突により新しい粒子が生成されます。研究者は、自然法則をより深く理解するために衝突と粒子を分析します。問題？彼らが求める現象は非常に低い確率で発生するため、それを検出して研究するには大量のデータが必要です。研究を進めるために、本日開始された研究では、 LHC の光度を高めることでこれらの数値を改善することが試みられます。

ブラックホールが星を引き裂き、天文学者が噴火の様子を撮影

LHCが明るくなる理由

光度は、粒子加速器の単位表面積および単位時間あたりの潜在的な衝突の数を指す用語であり、逆フェムトバーンで測定され、陽子間の 100 兆回の衝突 (10 ¹² ) に相当します。国立素粒子・天体粒子・原子核物理学センター（CPAN）によれば、2018年の開始から年末までに、LHCは150の逆フェムトバーンのデータを取得したことになるが、この数字は、宇宙飛行士の場合、年間250の逆フェムトバーンに達することになる。 HL-LHC 。新しい加速器は、最大 4,000 個の逆フェムトバーンを蓄積できる予定です。

HL-LHC の登場により、現在の光度は 5 倍または 7 倍に増加することが可能になります。現在、加速器は 1 秒あたり 10 億回の陽子間の衝突を生成していると CERN は声明で指摘しています。この増加により、科学者は2026 年から 2036 年にかけて 10 倍のデータを得ることができ、これは希少な物理現象を研究し、他の既知の事象についてより正確な調査を行うのに役立ちます。ジュネーブ研究所の目的には、2013 年にノーベル物理学賞を受賞したヒッグス粒子の性質をより正確に説明することや、超対称性などの理論を進歩させることなどがあります。

「高光度LHCは、 LHCの到達範囲を当初の目標を超えて拡張し、新たな発見をし、ヒッグス粒子のような粒子の特性をより正確に測定し、自然の基本構成要素をさらに深く探求する新たな機会を提供します。 」とCERNの事務局長であり、この機関を率いる最初の女性であるファビオラ・ジアノッティは声明の中で述べています。イタリアの物理学者は、ニューロストリーム社が出席した記者会見で、「基礎科学への投資は利益を生む」と断言した。今後 10 年間に割り当てられる予算は 9 億 5,000 万スイス フランで、これは8 億 2,000 万ユーロに相当します。

衝突回数を増やすには、陽子が互いに衝突する機会を増やすために、相互作用点での粒子ビームのサイズを小さくする必要があります。これを行うには、 130個の新しい磁石が必要で、その設置には、エネルギー供給と冷却または換気システムを改善するための工事が必要となる（今日が公式式典だったが、昨年4月に開始された）。新しいHL-LHCの開発作業にはスペインが大きく参加している。 CIEMAT は粒子の垂直および水平軌道を修正するための超電導磁石のプロトタイプを担当し、 IFAEやIFICなどの他のセンターはイベント読み取りおよび選択システムに取り組んでいます。粒子加速器は引き続き動作しますが、高輝度 LHC を2026 年から準備できるようになるためには、将来的にいくつかの技術的停止を行う必要があります。