CERN darbu atsāk Lielais hadronu paātrinātājs

Lielāka jauda, precīzāki mērījumi

«Šis ir nozīmīgs brīdis, jo ir iecerēts, ka LHC sasniegs nekad nebijušu protonu staru enerģiju – 6,8 teraelektronvoltus (TeV), un mēs no daļiņu sadursmēm varēsim ievākt daudz lielāku datu apjomu, nekā mūsu rīcībā ir patlaban, līdz ar to mums ir lielāka iespēja atrast ko jaunu,» saka Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) Augstas enerģijas daļiņu fizikas un paātrinātāju tehnoloģiju centra direktors, daļiņu fiziķis Kārlis Dreimanis. Viņš CERN vada zinātnieku grupu, kas ir ļoti tieši saistīta ar LHC darbību – piedalās CMS eksperimentā, kura mērķis ir atklāt jaunus fizikas fenomenus. 

LHC ir 27 kilometrus gara zinātniskā iekārta, ar kuras palīdzību CERN zinātnieki milzu ātrumā raida protonu kūļus vienu pret otru un pēta to sadursmes, kurās ļoti lielā enerģijā tiek imitēts Lielais sprādziens un mērījumos meklētas atbildes uz jautājumiem par Visumu.

LHC, kas darbu sāka 2010. gadā un piedzīvos jau trešo datu vākšanas periodu, tiek iedarbināts pēc trīs gadu klusuma perioda, kura laikā notika LHC apkope. LHC pirmajā datu vākšanas periodā strādāja ar 3,5 TeV protonu staru enerģiju, otrajā – ar 6,5 TeV, savukārt tagad tas strādās ar 6,8 TeV. Iecerēts, ka Run 3 periods ilgs līdz 2025. gadam. 

«Pēc trim gadiem mums būs vairāk datu nekā ir tagad, līdz ar to, šos datus saliekot kopā, mums ir lielāka iespēja atrast kādu jaunu fizikas fenomenu. Jo vairāk datu, jo precīzāk iespējams noteikt, ka esam ieguvuši patiešām īstu fizikas signālu un ka tā nav statiskā fluktuācija no fona,» skaidro K. Dreimanis. 

CERN zinātnieki cer, ka Run 3 laikā viņi pamanīs ko jaunu – piemēram, tie varētu būt tumšās matērijas kandidāti vai smagāki lādēti higsi. «Piemēram, mums ir neliela cerība ievākt pietiekami daudz datu, lai, ļoti attīrot signālu, mēs varētu precīzi izmērīt Higsa bozona sabrukšanu uz c un anti-c kvarku pāri. Šie ļoti reti pamanāmie procesi ir svarīgi – jo retāks notikums, jo lielāka iespējamība šajā notikumā redzēt deviāciju no normas – spēcīgas un negaidītas lietas,» stāsta K. Dreimanis. 

Kaut arī līdzšinējie eksperimenti ir pierādījuši, ka elementārdaļiņu Standartmodelis, kas apraksta Visuma uzbūvi, ir ļoti precīza teorija, tomēr fiziķi zina, ka tā ir nepilnīga, jo Standartmodelis neiekļauj, piemēram, tumšo matēriju un gravitāciju. Un tas, savukārt, nozīmē, ka Standartmodelī ir «caurumi», kurus fiziķi turpina meklēt, lai izveidotu vienotu teoriju par Visumu. 

5. jūlijā plkst. 17.00 (Latvijas laiks) CERN sociālo mediju kontos Facebook, YouTube, Instagram un LinkedIn tiešsaistē varēs sekot līdzi Run 3 pirmajai LHC staru kūļu sadursmei un klausīties zinātnieku skaidrojumus. 

Latvijas zinātnieku misija CERN

Šī ir pirmā reize, kad LHC tiek ieslēgts, Latvijai esot CERN asociētās dalībvalsts statusā, un arī Latvijas fiziķi un inženieri kopā ar citiem zinātniekiem strādā un pilda Latvijas misiju CERN. 

LHC darbība bija jāpārtrauc, jo arī šim paātrinātājam gluži kā jebkurai citai ierīcei cikliski ir jāveic apkope un jāuzlabo tehnoloģiskie risinājumi, jo darba režīmā LHC strādā 24 stundas dienā septiņas dienas nedēļā, un visu laiku notiek datu vākšana, tāpēc apkope un pilnveide nav iespējama. Pēdējā apkope ilga aptuveni trīs gadus un tās laikā ir pārbaudīti paātrinātāja magnēti, eksperimentos ievietoti jauni apakšdetektori un veikti citi uzlabošanas darbi. 

Pie CMS detektora darbības uzlabošanas savu roku pielikuši arī Latvijas zinātnieki. Piemēram, pēc RTU pētnieka inženiera Gunta Pikura, kurš strādā CMS tehniskās integrācijas grupā, dizaina uzlabotas radiācijas-drošas durvis kavernai, kur LHC esot izslēgtam tiek noglabāts CMS uz priekšu vērstais hadronu kalorimetrs.

«Mūsu ieguldījums tur ir ļoti taustāms. Protams, esam tikai viena daļa no CERN ģimenes, bet mēs esam ģimenes locekļi,» saka Latvijas pārstāvis CERN Toms Torims.

Pienākums – palīdzēt Visumam sevi izzināt

Iecerēts, ka jaunais LHC datu vākšanas periods ilgs līdz 2025. gada beigām, pēc tam atkal būs pauze līdz 2029. gadam, un šajā laikā norisināsies liels LHC atjaunošanas projekts. Paredzēts, ka LHC tiks pārveidots par augstā mirdzuma jeb high-luminosity paātrinātāju – HL-LHC.

«Tas nozīmē, ka pēc šī uzlabojuma nākamajos divos datu vākšanas periodos – Run 4 un Run 5 – mēs savāksim 10 reizes vairāk datu, nekā būsim savākuši pirmajos trijos periodos kopā. Paātrinātāju uzlabosim tā, lai tas spētu labāk fokusēt protonu kūlīšus un varētu notikt daudz vairāk individuālu sadursmju,» stāsta K. Dreimanis. 

Iecerēts, ka piektais datu vākšanas periods ilgs līdz pat 2038. vai 2040. gadam, un tas gan LHC, visticamāk, būs pēdējais. Taču līdz tam CERN zinātnieki cer veikt jaunus atklājumus, jo «ja mēs gribam pilnībā izzināt pasauli, kurā dzīvojam, ir jāturpina uzdot jautājumi, pat ja atbildes ir tādas, kādas mēs sagaidām, un ir jāmeklē tas viens jautājums, kur atbilde ir ne tāda kā esam gaidījuši,» saka K. Dreimanis un citē amerikāņu astrofiziķi Karlu Seganu – ja mēs esam mūsu Visuma vienīgā inteliģentā civilizācija, tad mūsu pienākums ir palīdzēt Visumam sevi izzināt uz saprast.