Na vijf jaar werken, EPFL-fysici, samen met zo'n 800 internationale onderzoekers die betrokken zijn bij het LHCb-project van CERN, hebben zojuist een belangrijke stap gezet door een nieuwe detector te bouwen - een sprankelende vezeltracker genaamd SciFi - om meer gegevens van de versneller te verzamelen.

De Large Hadron Collider (LHC) bij CERN, de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, produceert honderden miljoenen protonbotsingen per seconde. Maar onderzoekers die werken aan het Large Hadron Collider beauty (LHCb) experiment, waarbij natuurkundigen van EPFL betrokken zijn, kan er maar 2 opnemen, 000 van die botsingen, met behulp van een van de detectoren die op het gaspedaal zijn geïnstalleerd. Dus uiteindelijk dit technologische wonder laat de natuurkundigen verlangen naar meer. Ze zijn ervan overtuigd dat de enorme hoeveelheid niet-vastgelegde gegevens de antwoorden op verschillende onopgeloste vragen bevat.

In de elementaire deeltjesfysica, het standaardmodel - de theorie die fenomenen op dit gebied het beste beschrijft - is goed beproefd en getest, toch weten de onderzoekers dat de puzzel niet compleet is. Daarom bestuderen ze verschijnselen die niet door het Standaardmodel worden verklaard. Deze zoektocht naar 'nieuwe fysica' probeert het verdwijnen van antimaterie na de oerknal te verklaren en de aard van de donkere materie die, hoewel het ongeveer 30% van het universum vertegenwoordigt, kan op dit punt alleen worden gedetecteerd door astronomische metingen.

"Om meer informatie uit de LHC-gegevens te halen, we hebben nieuwe technologieën nodig voor onze LHCb-detector, ", zegt Aurelio Bay van EPFL's Laboratory for High Energy Physics. EPFL heeft samengewerkt met verschillende onderzoeksinstituten om de nieuwe apparatuur te ontwikkelen die het experiment in 2020 zal upgraden.

Sprankelende vezels gebruiken om deeltjes te detecteren

Na vijf jaar werken, EPFL-fysici, samen met zo'n 800 internationale onderzoekers die betrokken zijn bij het LHCb-project, hebben zojuist een belangrijke voorbereidende stap gezet om hun experimentele apparatuur aanzienlijk te verbeteren. Ze hebben besloten een nieuwe detector te bouwen - een sprankelende fibertracker genaamd SciFi.

Bouw van de tracker, die 10 bevat, 000 kilometer sprankelende vezels met elk een diameter van 0,25 mm, is al begonnen. Wanneer deeltjes er doorheen reizen, de vezels geven lichtsignalen af ​​die worden opgevangen door lichtversterkende diodes. De sprankelende vezels worden gerangschikt in drie panelen van vijf bij zes meter, geïnstalleerd achter een magneet, waar de deeltjes het botsingspunt van de LHC-versneller verlaten. De deeltjes zullen door verschillende van deze vezelmatten gaan en onderweg een deel van hun energie afzetten, waarbij enkele fotonen van licht worden geproduceerd die vervolgens in een elektrisch signaal worden omgezet.

Gegevens over hoe de deeltjes de vezels doorkruisen, zijn voldoende om hun baan te reconstrueren. De natuurkundigen zullen deze informatie vervolgens gebruiken om hun primitieve fysieke toestand te herstellen. "Wat we in wezen zullen doen, is de reis van deze deeltjes terug naar hun startpunt volgen. Dit zou ons enig inzicht moeten geven in wat er 14 miljard jaar geleden gebeurde, voordat antimaterie verdween, ons achterlatend met de zaak die we vandaag hebben, " zegt Baai.

Enorme datastromen

SciFi is een belangrijk onderdeel voor het verkrijgen van gegevens met de hoogste snelheid, omdat het filters bevat die zijn ontworpen om alleen nuttige gegevens te behouden. In een ideale wereld, de natuurkundigen zouden alle gegevens verzamelen en analyseren zonder al te veel filters te gebruiken. Maar dat zou een enorme hoeveelheid data met zich meebrengen.

"Misschien zitten we al aan de limiet, want we moeten de gegevens natuurlijk ergens opslaan. Eerst gebruiken we magnetische opslag en vervolgens verspreiden we de gegevens op de LHC GRID, waaronder machines in Italië, Nederland, Duitsland, Spanje, bij CERN, en in Frankrijk en het VK. Veel landen doen mee, en er worden gelijktijdig talrijke onderzoeken naar deze gegevens uitgevoerd, ", voegt Bay toe. Hij wijst naar zijn computerscherm:rood wordt gebruikt om programma's aan te duiden die niet goed werken of die al dagen proberen om op de prioriteitenlijst te komen.

Bay plaatst dit initiatief netjes in het perspectief van een natuurkundige:"Als de LHC niet genoeg kracht heeft om nieuwe natuurkunde te ontdekken, het is allemaal voorbij voor mijn generatie natuurkundigen! We zullen een nieuwe machine moeten bedenken, voor de volgende generatie."