2008年、スイスのジュネーブ郊外で、物理学者は、これまでに考案された世界最大の粒子加速器であり、最も高価な科学実験である大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を使用しました。 多くの人にとって、費用と待ち時間は価値がありました。 2012年に、この巨大な機械はヒッグスボソンを検出し、物理の標準モデルの最後の主要な部分を検証しました。 しかし、研究者は、重力や暗黒物質のようなものを無視するため、標準モデルが完全ではないことを知っています。 そのため、金曜日、LHCの大幅なアップグレードで建設が始まり、 ガーディアンの Ian Sampleが報告し、2026年に完了すると、より強力なアクセラレーターが標準モデルを破片に吹き飛ばすか、少なくともいくつかを追加する可能性があります理論にしわが寄っています。
素粒子物理学は、より複雑な科学の1つです。 化学の学期を履いているほとんどの人は、原子が陽子、中性子、電子で構成されていることを理解しています。 しかし、さらに多くのことがあります。陽子と中性子は、いくつかのタイプのボソンの1つであるグルオンによって結合されたクォークで構成されています。 研究者がさらに分割できるとは考えていない他の素粒子には、6種類のレプトンとスカラーボソンとして知られるヒッグスが含まれます。 その後、クォークとグルーオンで構成されるハドロン、クォークと反クォークで構成される中間子など、これらの素粒子で構成される粒子が多数あります。
粒子の背後にある科学は困難ですが、科学者が新しい粒子を見つける方法や理論上の粒子の存在を確認する方法を理解するのは簡単です。 BHCによると、これは基本的にLHCの仕組みです。研究者は、ほぼ光速でほぼ17マイルのリングの周りに2本の粒子ビームを互いに発射します。 強力な磁石に導かれたこれらのビームは、次に交差し、粒子が互いに衝突し、ほんの数秒続く要素の断片に壊れます。 非常に敏感な検出器は、私たちの宇宙を構成するもののそれらの速いフラッシュを拾います。
BBCは、新しいアップグレードが高輝度LHCと呼ばれ、粒子ビームの強度を高め、衝突の数を5倍または10倍に増やすと報告しています。それを行うには、CERN、 LHCは、粒子ビームをより正確に制御する130の新しい強力な磁石を追加し、粒子が互いに衝突する可能性を高めています。 また、いくつかの磁石を動かし、LHCの効率を改善するために超伝導ケーブルを追加しています。 その結果、衝突が5〜10倍になり、調査するデータ量が増え、研究者は興奮します。 「高輝度LHCは、ほとんどのデータを収集する場所です。その意味で、宇宙のほとんどを知ることができるのは探査の段階です」と、コライダーで働くリバプール大学のTara Shearsは、サンプルに伝えます。 「LHCがこれまで見えなかったものを照らすろうそくを私たちに与えてくれたなら、高輝度のLHCはサーチライトを輝かせます。」
GizmodoのRyan F. Mandelbaumは、パワーの向上が必要であると報告しています。 研究者は、2012年にヒッグスボソンを検出した後、量子世界の知識を埋める可能性のある他の粒子も発見し始めることを望んでいました。 しかし、それらの発見はとらえどころのないものでした。 研究者は、現在のモデルを混乱させる可能性のある新しい粒子の「ホイフ」を発見しましたが、より堅牢なコライダーはより確実な検出を行うのに役立ちます。 マンデルバウムはまた、暗黒物質を説明し、新しい次元の存在を証明し、物理学の他の深い謎を探るのに役立つ新しい粒子を見つけることができると言います。
「現時点でLHCに見られる異常が今後数年間で明らかになる場合、それがうまくいく可能性があります。高輝度LHCで私たちが見ているのは、それらの発見の基礎となる物理学です」、Val Gibson、ケンブリッジの物理学の教授で、コライダーで働いているとSampleに語っています。 「それは、標準モデルの頭をひっくり返すでしょう。 それは完全に画期的です。」
マンデルバウムは、ヒッグスをより良く扱うためにパワーブーストも必要であると報告しています。 検出されたとはいえ、研究者は粒子を詳細に調べるのに十分な粒子を見ていません。 現在の速度では、LHCがヒッグス粒子に関するすべてのデータを収集するのに100年以上かかります。 アップグレードでは、約10時間がかかります。 「LHCは今や数字ゲームです。可能な限り多くのデータが必要です。 2012年に発見されたヒッグス粒子を研究するために、また他の新しい粒子が希少である可能性があることは今ではかなり明らかだからです」 「だから、大量のデータが必要です。」
マシンをアップグレードすると、2019年から2年間、そして2024年から2026年の間に再びオフラインになります。アップグレード全体の費用は約9億5500万ドルと予想されます。 しかし、歴史が教訓であれば、予想よりも時間がかかり、費用がかかる場合があります。 LHCは、数週間にわたって機械をオフラインにしていた自殺イタチやバゲットを食べるハトなど、コストの超過や技術的な問題に悩まされてきました。
