science >> Wetenschap >  >> Fysica

2016 – een uitzonderlijk jaar voor de LHC

Deze proton-loodionenbotsing in de ATLAS-detector produceerde een top-quark – de zwaarste quark – en zijn antiquark. Krediet:ATLAS

Het is de laatste ronde van de ring van de deeltjes. Op 5 december 2016, protonen en loodionen circuleerden voor de laatste keer in de Large Hadron Collider (LHC). Om precies 6.02 uur, de experimenten registreerden hun laatste botsingen (ook bekend als 'events').

Als de machines zijn uitgeschakeld, de LHC-operators maken de balans op, en de resulterende cijfers zijn verbluffend.

Het aantal door ATLAS en CMS geregistreerde botsingen tijdens de protonenrun van april tot eind oktober was 60% hoger dan verwacht. Algemeen, alle LHC-experimenten observeerden meer dan 6,5 miljoen miljard (6,5 x 10 15 ) botsingen, bij een energie van 13 TeV. Dat komt neer op meer gegevens dan in de voorgaande drie runs samen waren verzameld.

In technische termen, de geïntegreerde helderheid ontvangen door ATLAS en CMS bereikte 40 inverse femtobarns (fb −1 ), vergeleken met de 25fb −1 oorspronkelijk gepland. Helderheid, die het aantal potentiële botsingen in een bepaalde tijd meet, is een cruciale indicator voor de prestaties van een versneller.

"Een van de belangrijkste factoren die aan dit succes hebben bijgedragen, was de opmerkelijke beschikbaarheid van de LHC en zijn injectoren, " legt Mike Lamont uit, die het team leidt dat de versnellers bedient. De beschikbaarheid van de LHC was amper 60%, wat betekent dat het gaspedaal 60% van de tijd in 'botsingsmodus' stond:een zeer indrukwekkende prestatie voor de operators. "Het is het resultaat van een doorlopend werkprogramma van de afgelopen jaren om de machines en procedures te consolideren en te upgraden, ’ vervolgt Lamont.

Een van de eerste proton-lood-ionenbotsingen bij 8,16 TeV geregistreerd door het ALICE-experiment. Krediet:ALICE/CERN

Gedurende de laatste vier weken, de machine is overgegaan op een ander type botsing, waar loodionen in botsing zijn gekomen met protonen. "Dit is een nieuwe en complexe bedrijfsmodus, maar dankzij de uitstekende werking van de versnellers en de competentie van de betrokken teams hebben we onze prestatieverwachtingen kunnen overtreffen, " zegt John Jowett, die verantwoordelijk is voor heavy-ion runs.

Terwijl de machine draait op een energie van 8,16 TeV, een record voor dit asymmetrische type botsing, de experimenten hebben meer dan 380 miljard botsingen geregistreerd. De machine bereikte een piekhelderheid die meer dan zeven keer hoger was dan aanvankelijk verwacht, evenals een uitzonderlijke levensduur van de straal. De prestatie is nog opmerkelijker gezien het feit dat botsende protonen met loodionen, die een massa hebben die 206 keer groter is en een lading die 82 keer hoger is, vereist talrijke nauwkeurige aanpassingen aan de machine.

De natuurkundigen analyseren nu de enorme hoeveelheden data die zijn verzameld, ter voorbereiding op de presentatie van hun resultaten op de winterconferenties.

Een gebeurtenis vastgelegd door het CMS-experiment tijdens de proton-loodionenrun van de LHC waarvoor maar liefst 449 deeltjessporen werden gereconstrueerd. Krediet:CMS/CERN

In de tussentijd, De versnellers van CERN hebben een lange pauze nodig, genaamd de Extended Year End Technical Stop (EYETS) tot eind april 2017. Maar, terwijl de versnellers misschien op vakantie zijn, de technische teams zeker niet. De winterstop is een gelegenheid om onderhoud te plegen aan deze uiterst complexe machines, die uit duizenden componenten bestaan. Deze jaarlijkse stop wordt in 2017 met twee maanden verlengd om meer ingrijpende renovatiewerken aan het versnellercomplex en zijn 35 kilometer aan machines mogelijk te maken. In het voorjaar van 2017 zullen de deeltjes terugkeren naar de LHC.

  • Een proton-loodionenbotsing geregistreerd door het LHCb-experiment in de laatste paar dagen van de LHC-run van 2016. Krediet:LHCb

  • De geïntegreerde lichtsterkte van de LHC met proton-protonbotsingen in 2016 in vergelijking met voorgaande jaren. Lichtsterkte is een maatstaf voor de efficiëntie van een botser en is evenredig met het aantal botsingen. De geïntegreerde helderheid die de LHC in 2016 bereikte, overtrof de verwachtingen ruimschoots en is het dubbele van die bij een lager energieverbruik in 2012. Credit:CERN