Wat weet je over ’s werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller, die dinsdag volledig operationeel zal zijn?

Het staat klaar om onze kennis van het universum opnieuw te revolutioneren. De Large Hadron Collider (LHC) van CERN zal op dinsdag 5 juli op volle capaciteit draaien. Na drie jaar stilgelegd te hebben voor onderhoud en verbetering, werd het op 22 april opnieuw opgestart. Franceinfo presenteert ’s werelds grootste deeltjesversneller, deze tempel voor de studie van de oneindigheid van filigraan.

Het is 27 km lang en ligt op een diepte van 100 meter onder de grond

De LHC is een ring met een diameter van 27 km en ligt 100 meter onder de grond, op de grens tussen Frankrijk en Zwitserland, niet ver van Genève. Als het apparaat zo diep wordt begraven, zal het “Om besmetting van kosmische deeltjes te voorkomen die experimenten kunnen verstoren.”, zoals Cern laat zien in deze videodemo van het LHCb-experiment. De toegang tot de deeltjesversneller is zeer veilig: voordat de lift wordt gebruikt die hem met het oppervlak verbindt, scant het apparaat de iris van bezoekers.

Waarom zijn zulke grote instrumenten nodig om het oneindig kleine te bestuderen? Samenvattend, leg uit De Autoriteit voor Atoomenergie en Alternatieve EnergieEgyptische Vereniging van Chefs), gedragen deeltjes zich als golven of golven. Volgens de kwantummechanica is energie omgekeerd evenredig met de golflengte. Dit is de reden waarom het werken op korte golflengten zoveel kracht vereist.

Het is een (zeer) gewelddadige crashscène.

De LHC is een botser. Binnenin duwen natuurkundigen protonen, deeltjes die in de kernen van atomen worden gevonden. In de ring roteren twee bundels protonen, elk in één richting. Ze bewegen met bijna de snelheid van het licht, botsen en exploderen. En hoe gewelddadiger deze botsingen zijn, hoe meer ze de deeltjes uit elkaar kunnen halen en wetenschappers kunnen helpen bij het bepalen van hun componenten en hun interacties.

Na drie jaar gebruik zal de LHC zijn volledige botskracht van 13,6 miljard elektronvolt (TeV) bereiken. Dit is ongekend, merkt Laurent Vacavant op, plaatsvervangend wetenschappelijk directeur van het National Institute of Nuclear Physics and Particle Physics. Maar waar komt het mee overeen? “Het is heel moeilijk uit te leggen omdat dit echt krachteenheden zijn die specifiek zijn voor ons vakgebied. Het zijn hele kleine energieën”geeft toe. “Om een ​​idee te geven, we vergelijken deze energie vaak met de energie die een mug moet verbruiken om in de atmosfeer te blijven. Alleen is deze energie in de LHC maximaal geconcentreerd in de botsing van twee protonen.”Hij zegt.

“Omdat de protonen zo klein zijn, zorgt dit voor een enorme concentratie van energie.”

Laurent Vacvant

in frankrijkinfo

Met deze ongekende kracht hopen natuurkundigen nog meer te krijgen “Interessante botsingen” en de “zeldzame gebeurtenissen” Met de mogelijkheid van de vorming van nieuwe of voorheen onopgemerkte deeltjes, aldus Laurent Vacafant.

Vervolgens zijn de detectoren van verschillende experimenten (Atlas, CMS, ALICE, LHCb) verspreid over een afstand van 27 kilometer van de ring verantwoordelijk voor het vastleggen en registreren van de botsingen. Het CMS fungeert bijvoorbeeld als een gigantische camera die 3D-beelden van botsingen maakt. “We streven naar een snelheid van 1,6 miljard proton-protonbotsingen per seconde voor de Atlas- en CMS-experimenten.”zei Mike Lamont, directeur van versnellers en technologie bij CERN.

Het heeft de natuurkunde echt gerevolutioneerd

Dankzij de LHC kondigde Fabiola Gianotti, toen de coördinator van het CMS-experiment, in 2012 de ontdekking van het Higgs-deeltje aan. Dit zorgde voor een revolutie in de natuurkunde en bevestigde de voorspellingen van de onderzoekers die er bijna 50 jaar geleden een middelpunt van maakten in het standaardmodel van de deeltjesfysica (SM).

>> Zeven vragen over het Higgs-deeltje

“Het Higgs-deeltje is gerelateerd aan enkele van de diepste vragen in de fundamentele fysica, van de structuur en vorm van het universum tot hoe andere deeltjes zichzelf organiseren.”legde de persoon uit die nu de algemeen directeur van CERN is.

Maar het Higgs-deeltje blijft een mysterie. Is het een fundamenteel deeltje of een verbinding?Vraagt ​​Joachim Menisch, directeur onderzoek en berekening van CERN, naar een verzameling van verschillende nog niet-geïdentificeerde deeltjes. “Is dit het enige Higgs-deeltje dat er is, of zijn er andere deeltjes?” voortgezet.

Het kan helpen om meer te weten te komen over donkere materie

“Het ontdekken van het Higgs-deeltje is als het zoeken naar een speld in een hooiberg”, merkt Laurent Vacavant op. Het kostte ongeveer 1,2 miljard protonbotsingen om het te vinden. De nieuwe exploitatiefase van de LHC moet het mogelijk maken om dit aantal met twintig te verdubbelen. “Een forse toename opent de weg naar nieuwe ontdekkingen”Rechter Mike Lamont.

Naast het Higgs-deeltje hebben experimenten in de Large Hadron Collider al meer dan 60 composietdeeltjes gedetecteerd die door het standaardmodel worden voorspeld. Met deze nieuwe werkingsfase van de deeltjesversneller hopen wetenschappers op nieuwe ontdekkingen. Laurent Vacafant noemt met name donkere materie. Deze illusoire en mysterieuze substantie zal bestaan ​​uit vreemde deeltjes van grote massa. Volgens bepaalde hypothesen kan er vijf tot zeven keer meer donkere materie in het heelal zijn dan er zichtbare materie is. Dit betekent dat de materie die we kennen (die uit atomen bestaat) minder dan 20% zal vertegenwoordigen van alle materie waaruit het universum bestaat.

Deze donkere materie, die nog niet eerder is gedetecteerd en waargenomen, is een belangrijke sleutel tot het begrijpen van de bewegingen van grote structuren zoals sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Het zou een enorme ontdekking zijn om ze kwijt te raken, en het opsporen ervan is een prioriteit voor onderzoekers overal ter wereld. “Donkere materie, we weten dat het een deeltje is dat praktisch geen interactie heeft”onthult Laurent Vacavant. In sommige uitvoeringen is er een deeltje [hypothétique] Het heet Neutralino. Zoals de naam al doet vermoeden, is het een zeer neutraal deeltje en is het moeilijk te zien. En afhankelijk van de massa van dit neutrino, kan het alle eigenschappen van donkere materie hebben. “, hij legt uit. De komende jaren beloven net zo spannend te worden als bij LHC.