Wielki Zderzacz Hadronów przechodzi ogromną modernizację. Zwiększona do maksimum moc ma pozwolić na potwierdzenie istnienia ciemnej materii

Największy na świecie akcelerator cząstek umożliwił rewolucyjne odkrycia w świecie fizyki. Niedługo możliwości Wielkiego Zderzacza Hadronów będą jeszcze większe. Największy ośrodek badawczy na świecie jest właśnie w trakcie ogromnej modernizacji. Przez ostatnie lata LHC mogło zderzać protony z energią 13 TeV. Po 2-letniej modyfikacji, naukowcy będą w stanie zderzać jeszcze większe ilości cząstek przy jeszcze wyższych energiach. Zdaniem naukowców nowe urządzenie będzie w stanie potwierdzić istnienie ciemnej materii.

– Wielki Zderzacz Hadronów przez 3 lata zbiera dane, a po tym okresie akcelerator zwykle jest zatrzymywany na rok, do dwóch lat. W tym czasie dokonywana jest niekoniecznie przebudowa, ale usprawnienie przygotowania akceleratora do następnego etapu badań. Właśnie w tej chwili weszliśmy w tzw. Długi Shutdown 2, czyli drugi taki okres przygotowania i przystosowania urządzeń akceleratora do następnego etapu pracy – wskazuje w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Andrzej Siemko z CERN.

Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) to największy i najpotężniejszy na świecie akcelerator cząstek.  Składa się z 27-kilometrowego pierścienia nadprzewodzących magnesów z szeregiem struktur przyspieszających, wszystko po to, by zwiększyć energię cząstek po drodze. Wewnątrz akceleratora wiązki cząstek zanim zostaną zderzone poruszają się z prędkością bliską prędkości światła. Cząstki są tak małe, że ich zderzenie jest podobne do wystrzelenia dwóch igieł w odległości 10 kilometrów od siebie z taką precyzją, że spotykają się w połowie drogi.

– Akcelerator działał bardzo dobrze do końca ubiegłego roku, niemniej jednak następny etap jego pracy będzie wymagał podwyższenia prawdopodobnie do maksymalnej energii, którą ten akcelerator potrafi wytworzyć w cząstkach i to będzie wymagało przygotowania pewnych systemów. Właśnie to będzie się odbywało w czasie najbliższych 2 lat – zapowiada Andrzej Siemko.

To właśnie dzięki LHC naukowcy odkryli bozon Higgsa, a w 2015 roku pentakwarki – nieobserwowany wcześniej rodzaj cząstek elementarnych, których poszukiwano przez 50 lat. Bozon Higgsa nazywany jest „boską cząstką”, ponieważ ma być odpowiedzialny za to, że wszystko co istnieje  posiada masę. Inni naukowcy określają go mianem „żywej skamieliny z początku Wszechświata”. Odkrycie bozonu było dla świata fizyki rewolucyjne, ponieważ potwierdziło wcześniejsze teorie. Poznanie własności pentakwarków może pomóc z kolei w zrozumieniu jak zbudowana jest zwykła materia.

Zwiększenie energii, a tym samym uzyskanie większej liczby zderzeń, może doprowadzić do kolejnych odkryć, w tym potwierdzenia istnienia i działania ciemnej materii.

– Jeżeli będzie to dużo więcej cząstek niż do tej pory, to oczywiście będziemy mieli więcej możliwości zderzeń takich cząstek. Jeżeli będziemy mieli większe energie i większe liczby zderzeń, zwiększa to prawdopodobieństwo również tego, że uda nam się znaleźć coś, co będzie wskazywało właśnie na istnienie ciemnej materii – mówi ekspert.

Uważa się, że ciemna materia stanowi ok. 27 proc. bilansu masy i energii otaczającego nas Wszechświata – obok zwykłej materii oraz ciemnej energii. Tylko 4- 5 proc. materii we Wszechświecie to ta, którą możemy zobaczyć. Obecność ciemnej materii została dotychczas wywnioskowana tylko z efektów grawitacyjnych na widocznych ciałach, takich jak gwiazdy, galaktyki i gromady galaktyk.

– Tak naprawdę ciemna materia jest do tej pory hipotezą fizyczną, fizycy głęboko wierzą w to, że ona istnieje. Gdyby istniała, to by wyjaśniała wiele anomalii, które są obserwowane głównie przez astronomów i astrofizyków. Zwiększenie energii i zwiększenie liczby zderzeń umożliwia zwiększenie prawdopodobieństwa tego, że uda nam się odkryć również aspekty związane z ciemną materią – zapowiada Andrzej Siemko.

Budowa akceleratora LHC kosztowała 4,6 mld franków szwajcarskich.