Suuri Hadron Collider

Suuri Hadron Collider (LHC) LHC: n eri kiihdyttimien ja ilmaisimien järjestely
LHC: n eri kiihdyttimien ja ilmaisimien järjestely
Ilmaisimet
 Osittain rakennettu:
Esikiihdytin

Large Hadron Collider ( LHC, saksankielinen nimi Großer Hadronen -Speicherring ) on hiukkaskiihdytin Euroopan ydintutkimuskeskuksen CERNin lähellä Geneve . Suhteen energia ja taajuus hiukkasten törmäykset, LHC on tehokkain hiukkaskiihdytin maailmassa. Suunnitteluun ja rakentamiseen osallistui yli 10000 tutkijaa ja teknikkoa yli 100 maasta, ja sadat yliopistojen tuolit ja tutkimuslaitokset tekivät yhteistyötä. Keskeinen tekijä on Synkrotroni on 26,7 km pitkä maanalainen pyöreä tunneli, jossa protonien tai lyijy - ytimet vastakkaisiin suuntiin lähes valon nopeus kiihdytetään ja tehdään törmäävät. LHC: n kokeet ovat siis törmäyspalkkikokeita .

LHC: n tutkimustavoitteet ovat tunnettujen ja vielä tuntemattomien alkeishiukkasten ja ainetilojen tuottaminen ja tarkka tutkiminen . Lähtökohtana on tarkistaa nykyisiä standardimallin sekä hiukkasfysiikan . Siksi kiinnitetään erityistä huomiota Higgsin bosoniin , joka on vakiomallin viimeinen hiukkanen, jota ei vielä kokeellisesti osoitettu käytön alkaessa. Lisäksi LHC: n on tarkoitus etsiä fysiikkaa vakiomallin ulkopuolella, jotta voidaan löytää vastauksia avoimiin kysymyksiin. Törmäyskokeet tehdään pääsääntöisesti protoneilla, noin kuukauden ajan vuodessa lyijyionien kanssa. Törmäyksessä on neljä risteyskohtaa, joissa kiihtyneet hiukkaset voidaan saattaa törmäykseen. On neljä suurta ja kaksi pienempää ilmaisinta, jotka rekisteröivät törmäyksissä syntyneiden hiukkasten jäljet. Suuri saavutettavissa oleva törmäysten määrä sekunnissa (suuri kirkkaus ) johtaa valtaviin tietomääriin. Nämä esilajitellaan hienostuneen IT- infrastruktuurin avulla. Vain pieni osa tiedoista välitetään osallistuville laitoksille analysoitavaksi erityisesti rakennetun, maailmanlaajuisen tietokoneverkon avulla.

Vuodesta 2010 lähtien kokeissa kehitettiin aiemmin saavuttamaton energia-alue. Aiempien kokeiden olennainen tulos (maaliskuussa 2019) on erittäin hyvä vahvistus vakiomallista. Löytyi useita uusia hadroneja , kvark-gluoniplasma voitiin luoda, ja ensimmäinen kerta oli B s 0 - Meson - CP: n rikkomuksessa havaitussa hajoamisessa kaoneiksi ja pioneiksi ja erittäin harvinainen hajoaminen kahdeksi muoniksi . CP 0 -rikkomus havaittiin myös D 0- mesonista. Higgsin bosonin kokeellista todistusta pidetään tähän mennessä suurimpana menestyksenä. Tämä johti siihen, että vuoden 2013 fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin François Englertille ja Peter Higgsille .

historia

LHC: n sijainti ja koko PLC: n pienemmän renkaan kanssa
CERNin kiihdytinkompleksi
Luettelo CERNin nykyisistä
hiukkaskiihdyttimistä
Linac 2 Kiihdyttää protoneja
Linac 3 Kiihdyttää ioneja
Linac 4 Kiihdyttää negatiivisia vetyioneja
ILMOITUS Jarruttaa antiprotonit
LHC Törmää protoneja tai raskaita ioneja
LEIR Kiihdyttää lyijyioneja
PSB Kiihdyttää protoneja tai ioneja
PS Kiihdyttää pääasiassa protoneja
PLC Kiihdyttää protoneja muun muassa

LHC: n suora edelläkävijä oli suuri elektronipositronikollari (LEP) , joka toimi vuoteen 2000 asti . Rengastunneli, jossa LHC tänään sijaitsee, rakennettiin hänelle 1980-luvulla. Tunnelin jatkokäytön mahdollisuus, joka oli jo otettu huomioon LEP: n suunnittelussa, oli ratkaiseva LHC: n sijainnin kannalta. LHC: n yksityiskohtainen suunnittelu alkoi LEP: n ollessa vielä rakenteilla. LEP: ssä elektronit ja positronit , jotka kuuluvat leptonien ryhmään , saatettiin törmäykseen. Toisaalta LHC: ssä törmäävät protonit tai atomiytimet, jotka kuuluvat hadroneihin . Tästä syystä nimi Large Hadron Collider tulee .

Kymmenen vuoden suunnittelu- ja valmisteluvaiheessa selvennettiin, mitä erityiskysymyksiä tulisi tutkia LHC: n kanssa ja onko suprajohtavuuteen perustuva kiihdytin lainkaan teknisesti mahdollista. CERN-neuvosto antoi 16. joulukuuta 1994 lopulta rakentamisen etenemisen. Aluksi energian, jonka kanssa protonit törmäävät, tulisi olla 10 T eV ja myöhemmin kasvanut 14 TeV: iin. Sen jälkeen kun Intia ja Kanada olivat myös ilmoittaneet, että CERNin ulkopuoliset valtiot osallistuvat LHC: n rahoittamiseen ja kehittämiseen ja siten sen myöhempään käyttöön, joulukuussa 1996 päätettiin luopua 10 TeV: n välivaiheesta ja puuttua 14 TeV: hen suoraan ottaa. Yhteistyösopimuksia muiden maiden kanssa seurattiin. Vuonna 1997 italialainen Istituto Nazionale di Fisica Nucleare toimitti ensimmäisen dipolimagneettien prototyypin, ja ensimmäinen onnistunut testi tapahtui seuraavana vuonna. Tuona vuonna Sveitsin ja Ranskan viralliset viranomaiset hyväksyivät myös suurimpien ilmaisimien uusien luolien tarvittavat rakennustyöt. Tunnelin laajennus alkoi vuoden 2000 lopussa ja valmistui vuonna 2003. Tunnelin sisällä vietiin vuoden aikana 40 000 tonnia materiaalia.

Vuosina 1998–2008 testattiin jatkuvasti yksittäisiä komponentteja ja myöhemmin tehtiin tilauksia teollisuustuotannolle. Samalla ilmaisinjärjestelmät koottiin ja yhteys olemassa oleviin kiihdyttimiin, kuten SPS, luotiin. Komponentit tulivat eri puolilta maailmaa, esimerkiksi langan kammiot varten ATLAS Muon ilmaisin valmistettiin yli puoli kymmenen maissa. Venäjän CMS-ilmaisimelle toimittama messinki tulee aseiden muuttamista koskevasta sopimuksesta . Vuonna 2006 kaikkien suprajohtavien päämagneettien tuotanto saatiin päätökseen, helmikuussa 2008 viimeiset ATLAS-komponentit olivat määräpaikassa.

Tietojenkäsittelyä koskeva alustava työ johti eurooppalaisen DataGrid-projektin käynnistymiseen vuonna 2001 . Kaksi vuotta myöhemmin Internetin kautta tapahtui tiedonsiirto. Tunnin kuluessa yhden teratavun tietomäärä lähetettiin CERNistä Kaliforniaan. Kahden vuoden kuluttua LHC Computing Grid -ryhmän osallistujaryhmä oli kasvanut yli 100 palvelinkeskukseen yli 30 maassa.

LHC: n kiihdyttimen virallinen aloitus oli 10. syyskuuta 2008, jolloin protonipaketti kiertänyt koko renkaan ensimmäistä kertaa. Mutta tekninen vika johti vuoden pituiseen pysähtymiseen vain yhdeksän päivän kuluttua: suprajohtavan liitoksen hitsisauma ei kestänyt kuormitusta ja tuhosi jäähdytysjärjestelmän heliumsäiliön, jonka räjähdys puolestaan ​​syrjäytti yhden 30- tonnia magneetteja puoli metriä. Kuusi tonnia nestemäistä heliumia menetettiin tämän "sammutusprosessin" aikana , ja kyseiset magneetit lämpenivät hyvin nopeasti noin 100 K. Kyseisen magneetin käynnistyttyä uudelleen 20. marraskuuta 2009, ensimmäiset protoni-protoni-törmäykset tapahtuivat hiukkasilmaisimissa kolme päivää myöhemmin , vielä kuusi päivää myöhemmin, protonisuihku saavutti 1,05 TeV: n, tevatronin , tähän mennessä tehokkaimman hiukkaskiihdyttimen , energian . Talvella 2009/10, tehtiin parannuksia hiukkaskiihdyttimeen että sallittu 3,5 TeV kohti säde, eli Keskeltä on- massa energia 7 TeV. 30. maaliskuuta 2010 törmäykset tämän energian kanssa tapahtuivat ensimmäistä kertaa. Kaikki vastuuhenkilöt, myös CERNin pääjohtaja Rolf-Dieter Heuer, osoittivat suurta tyydytystä :

"On hieno päivä olla hiukkasfyysikko. Monet ihmiset ovat odottaneet kauan tätä hetkeä, mutta heidän kärsivällisyytensä ja omistautumisensa alkaa maksaa osinkoa. "

”Tänään on suuri päivä hiukkasfyysikoille. Monet ihmiset ovat odottaneet kauan tätä hetkeä, mutta nyt heidän kärsivällisyytensä ja sitoutumisensa ovat alkaneet maksaa. "

- Rolf Heuer, CERNin pääjohtaja

Seuraavan puolentoista vuoden ajan ilmaisimet pystyivät tutkimaan protonien ja protonien törmäykset 7 TeV: n massakeskipisteen keskellä. Alun perin suunniteltu törmäysten määrä ylittyi jatkuvasti parannetun säteen fokusoinnin ansiosta. Toiminta protonimoodissa keskeytettiin 30. lokakuuta 2011 lyhyen vaiheen sijoittamiseksi lyijytumien törmäyksiin seuraavaan talvella 2011/12 suoritettavaan huoltoseisokseen.

Alun perin noin kahden vuoden käytön jälkeen LHC: n piti siirtyä pidempään 15-18 kuukauden muunnosvaiheeseen vuoden 2011 lopussa korvaamaan magneettien väliset nykyiset liitännät ja valmistelemaan kiihdytintä 7 TeV: lle (pääenergia 14 TeV). Tammikuussa 2011 kuitenkin päätettiin jatkaa käyttöaikaa vuodella ennen päivitysvaihetta vuoden 2012 loppuun. Tätä päivämäärää siirrettiin myöhemmin vuoden 2013 alkuun. Syy päätökseen oli kiihdyttimen erinomainen suorituskyky ensimmäisen toimintavuoden aikana, joten kolmen vuoden käytön jälkeen oli odotettavissa merkkejä uusista hiukkasista, mikä vahvistettiin löytämällä uusi alkupartikkeli, Higgsin bosoni .

5. huhtikuuta 2012 - 17. joulukuuta 2012 protoni-protoni-törmäyksiä tutkittiin uudelleen. Pääenergia voitaisiin nostaa 8 TeV: iin. Tätä seurasi lyijyn ytimien lisä törmäykset ja lyijyn ytimien ja protonien lisä törmäykset.

Helmikuusta 2013 huhtikuuhun 2015 LHC oli ensimmäisessä pitkässä muunnosvaiheessa, jonka aikana kiihdytin valmistettiin 13 TeV: n törmäysenergiaan. Jotkut suprajohtavista magneeteista vaihdettiin ja yli 10000 sähköliitäntää ja magneetit olivat paremmin suojattu mahdollisilta virheiltä. Suurempi törmäysenergia saavutettiin ensimmäisen kerran 20. toukokuuta 2015. Protonipaketit sisältävät nyt vähemmän protoneja kuin vuonna 2012, mutta seuraavat toisiaan puolivälillä. Marraskuun 2015 alkuun asti protonit törmäsivät lyijytumiin marraskuun lopussa ja joulukuun alussa, myös korkeammalla energialla kuin aikaisemmin. Protoni-protoni-törmäyksissä vuonna 2016 suunnittelun kirkkaus ja siten suunniteltu törmäysaste saavutettiin ensimmäistä kertaa. Viimeisten neljän toimintaviikon aikana vuonna 2016 protonit törmäsivät lyijytumiin.

LHC: tä korjataan myös 17 viikkoa talvella 2016/17. Yksi suprajohtavista keloista vaihdettiin (jolle jäähdytykseen käytetty helium oli tyhjennettävä), ja myös esikiihdytintä Super Proton Synchrotron modifioitiin. Yksi uuden toimintavuoden tavoitteista oli kirkkauden lisääminen edelleen. Tietoja kerättiin jälleen toukokuusta marraskuuhun 2017. törmäysastetta voitaisiin nostaa kaksinkertaistamaan suunnitteluarvo. Viimeinen mittauskampanja jatkui 28. huhtikuuta 2018, uudelleen lyijysydämillä marraskuun alusta, ennen kuin kaasupoljin kytkettiin pois päältä 10. joulukuuta 2018 kevääseen 2021 valaistuksen lisäämiseksi. Kevään 2022 suunnitellun ajon 3 valmistelut ovat olleet käynnissä maaliskuusta 2021 lähtien.

Rakenne, käyttö ja toiminnallisuus

LHC: n tunneli ennen magneettien asentamista
LHC-tunneli valmiissa tilassa
Dipolimagneetin prototyyppi

Kiihdytinrengas

LHC rakennettiin Euroopan ydintutkimuslaitoksen CERN: n olemassa olevaan rengastunneliin, johon aiemmin asennettiin suuri elektronipositronien kerääjä, kunnes se poistettiin käytöstä vuonna 2000. Tunnelin lisäksi kahden LEP-ilmaisinkammion käyttöä voitiin jatkaa, vain ATLAS- ja CMS- ilmaisimien kammiot oli rakennettava uudelleen. Tunnelin halkaisija on noin 3,80 metriä ja ympärysmitta 26,659 kilometriä, ja se sijaitsee 50-175 metrin syvyydessä, jossa on pieni 1,4%: n kaltevuus. Kaasupoljin ei ole aivan pyöreä, vaan se koostuu kahdeksasta pyöreästä kaaresta ja kahdeksasta suorasta osasta. Suurin koelaitteistojen ja ennalta kiihdyttimiä sijaitsevat Meyrin kaupungissa ranskankielisessä Sveitsissä , ohjausasema on Ranskassa. Suuri osa kaasupolkimen renkaista ja jotkut maanalaiset koekohteet sijaitsevat Ranskan alueella.

LHC-tunnelissa on kaksi vierekkäistä sädettä, joissa kaksi hadronipalkkia kiertää vastakkaisiin suuntiin. Tilan vuoksi molemmat säteilevät putket oli sijoitettava yhteiseen putkeen magneettien ja jäähdytyslaitteiden kanssa. Hiukkasten törmäämisen mahdollistamiseksi palkkiputket leikkaavat renkaan neljässä kohdassa. Edeltäjän LEP: n kanssa tämä tapahtui kahdeksassa paikassa. Suihkuputkissa on erittäin korkea tyhjiö , niin että kiihdytetty hiukkanen törmää mahdollisimman harvoin jäljellä olevassa ilmassa olevaan kaasumolekyyliin. Tätä tarkoitusta varten renkaalle on asennettu 178 turbomolekyylipumppua ja 780 ioniparistinpumppua . Jäljellä paine alipaine on 10 -14 ja 10 -13  bar , joka vastaa suunnilleen mitattavissa ilmakehän painetta kuun. Magneetteja ja heliumin syöttölinjoja ympäröi myös tyhjiö eristämistä varten lämmön virtauksen pitämiseksi mahdollisimman pienenä. Magneettien eristävän tyhjiön tilavuus on noin 9000 kuutiometriä.

Saavutettavan energian rajoittava tekijä on taipuman aiheuttavien magneettien kenttävoimakkuus . Jotta vähemmän suuntamuutoksia olisi saatava aikaan, vähemmän suoria osia ja sen sijaan pidempiä, vähemmän kaarevia kaariosia renkaassa olisi ollut parempi. Kustannussyistä tunnelia ei kuitenkaan muutettu. Suurenergiset hiukkaset pidetään tiellään LHC: ssä 1232 suprajohtavalla dipolimagneetilla , jotka on valmistettu niobiumista ja titaanista , jotka tuottavat jopa 8,33 Teslan magneettivuon tiheyden  käyttämällä 11 850 ampeerin virtoja  . Dipolien magneettikentän voimakkuus ja sähkökentän taajuus kiihtyvissä onteloresonaattoreissa mukautetaan jatkuvasti hiukkasten kasvavaan energiaan. 392 suprajohtavaa kvadrupolimagneettia käytetään myös pitämään hiukkassäteet kohdennettuna ja lisäämään törmäysnopeutta, kun kaksi sädettä risteävät . Magneetit jäähdytetään kahdessa vaiheessa niiden käyttölämpötilaan 1,9  Kelvin (-271,25 ° C), lähellä absoluuttista nollaa . Ensimmäisessä vaiheessa ne jäähdytetään ennalta 80 K: iin (-193,2 ° C) 10 080 tonnilla nestemäistä typpeä , ja toisessa vaiheessa ne saatetaan lopulliseen lämpötilaansa 100 tonnilla nestemäistä heliumia. Magneettien pitämiseksi käyttölämpötilassa niitä ympäröi jatkuvasti noin 60 tonnia nestemäistä heliumia supernesteessä . Tässä tilassa heliumilla on erityisen hyvä lämmönjohtavuus. LHC: ssä varastoidaan jäähdytystarkoituksessa yhteensä 140 tonnia heliumia. LHC on siten suurin tähän mennessä rakennettu kryostaatti (vuodesta 2018).

Kiihdytyslaitosta käytettäessä on otettava huomioon vuorovesivoimien lisäksi , jotka muuttavat renkaan kehää noin 1 mm, Genevenjärven vesitaso ja muut ulkoiset häiriöt.

Protonitila

LHC: n protonimoodia varten suunniteltiin 14  TeV: n massaenergiakeskus ; tämä vastaa 99,9999991% valon nopeudesta. Tähän mennessä on saavutettu 13 TeV. Tällaisten energioiden saavuttamiseksi protoneja kiihdytetään peräkkäin useiden järjestelmien kautta. Ensinnäkin negatiiviset vetyionit saatetaan 160 MeV: n energiaan lineaarisessa kiihdyttimessä. Sitten elektronit poistetaan ja protonit kiihdytetään 450 GeV : iin ennen LHC: n rakentamista olemassa olleiden Proton Synchrotron Booster- , Proton Synchrotron- ja Super Proton Synchrotron -renkaiden renkailla , kunnes ne lopulta kierretään pääkehoon. LHC-rengas ja saavuttaa siellä halutun energiansa. Protonien kiihtyvyys tapahtuu tahdistusperiaatteen mukaisesti suurtaajuisella vaihtelevalla sähkökentällä ja kestää noin 20 minuuttia.

Protonit niputetaan palkkiputkiin. Näiden pakkausten pituus on muutama senttimetri, halkaisija noin 1 mm. Törmäysvyöhykkeen läheisyydessä palkki puristetaan noin 16 pm: n leveydelle. Jokainen paketti sisältää yli 100 miljardia protonia. Täydessä toiminnassa LHC tulisi täyttää noin 2800 paketilla, jotka kiertävät taajuudella 11 kHz, ts. 11 000 kertaa sekunnissa. Normaalikäytössä protonipaketti pysyy sädeputkessa jopa päivän ajan.

Kun säteet ylittivät, kaksi protonipakettia tunkeutui kutakin 50 nanosekuntia törmäysvyöhykkeelle jälkiasennukseen vuosina 2013-2014. Vuodesta 2015 törmäysten välinen aika on vain 25 nanosekuntia. Normaalikäytössä molempien pakettien noin 20–40 protonia törmäävät, mikä on jopa 800 miljoonaa törmäystä sekunnissa. Suunniteltu kirkkaus 10 34  cm −2 s −1 saavutettiin ensimmäisen kerran kesäkuussa 2016, ja törmäysaste kaksinkertaistui vuoden 2017 aikana.

Lead-tila

Lyijyatomiatomien säteen tuottamiseksi isotooppisesti puhdasta lyijyä ( 208 Pb) kuumennetaan ensin mikrouunissa ja tuloksena oleva lyijyhöyry ionisoidaan elektronisyklotroniresonanssi-ionilähteessä (ECRIS). Yleisimmin esiintyvät 208 Pb 29+ -ionit valitaan erilaisista generoiduista varaustiloista ja kiihdytetään 4,2 MeV: iin nukleonia kohden . Hiilikalvo toimii sitten "strippaajana", mikä tarkoittaa, että lyijyionit menettävät lisää elektroneja kulkiessaan folion läpi. Suurin osa heistä menettää 25 elektronia ja ovat nyt Pb 54+ -ionien muodossa . Nämä lyijyionit kiihtyvät matalan energian ionirenkaassa (LEIR) 72 MeV: iin nukleonia kohden, sitten Protonin synkrotronissa (PS) 5,9 GeV: iin nukleonia kohden. Lennettäessä toisen stripparikalvon läpi lyijytumat menettävät kaikki jäljellä olevat elektronit; se on nyt täysin ionisoitu Pb 82+ . Lopuksi nämä ytimet kiihdytetään arvoon 117 GeV per nukleoni Super Proton Synchrotronissa (SPS) ja syötetään LHC: hen, mikä tuo ne 2,76 TeV: iin nukleonia kohden. Kaiken kaikkiaan lyijyydinten törmäys tapahtuu - kukin 208 nukleonin kanssa - siten 1148 TeV: n (0,2 mJ ) massaenergian keskipisteessä , mikä tarkoittaa lennon kärpänen liikeen  energiaa .

LHC vs. LEP ja Tevatron

Vuonna Tevatron , muiden suurten rengas kiihdytin palkit kulkevat vastakkaisiin suuntiin, partikkeleita, joiden vastakkaiset varaukset kierrätetään vastakkaisiin suuntiin kahden palkin putket. LHC: n edeltäjä LEP toimi samalla periaatteella . Kaikki hiukkaset liikkuvat kiertoradallaan magneettikentän läpi samaan suuntaan. Relativistisen Lorentz-voiman ansiosta he kokevat vaaditun taipuman sisäänpäin ja pidetään siten renkaanmuotoisella polullaan. LHC: ssä vastakkaisilla protoneilla tai lyijy-ioneilla on kuitenkin sama varaus. Kummassakin sädeputkessa magneettikentän on siis osoitettava vastakkaisiin suuntiin kaikkien hiukkasten taipumiseksi sisäänpäin. John Blewettin (1971) käsitteen mukaan tämä saavutetaan suunnilleen renkaan muotoisella magneettikentällä, joka tunkeutuu yhden säteen putkeen ylhäältä alas ja toisen alhaalta ylös.

Vaikka LEP: ssä elektronit ja positronit , toisin sanoen vastapartikkelit toisiinsa, saatettiin törmäykseen, LHC: ssä toimintatilasta riippuen protonit tai lyijytumat kiihdytetään ja saatetaan törmäykseen. Hedronien huomattavasti suuremman massan takia ne menettävät vähemmän energiaa synkrotronisäteilyn kautta ja voivat siten saavuttaa paljon suuremman energian. Aikaisempiin kokeisiin verrattuna korkeampi painopisteen energia mahdollistaa uusien energia-alueiden tutkimuksen. Valitsemalla protonit antiprotonien sijasta toisessa säteessä, kuten Tevatronissa, voitaisiin saavuttaa myös suurempi kirkkaus . Suuri hiukkastiheys vuorovaikutuskohdissa johtaa haluttuihin suuriin tapahtumiin hiukkasetunnistimissa ja mahdollistaa suurempien tietomäärien keräämisen lyhyemmässä ajassa.

Turvatoimet

Tunneleissa kiertävien säteiden kokonaisenergia on protonitilassa jopa 500  megajoulea , kasvu on suunniteltu 600 MJ: ksi. Tämä vastaa kahden 150 km / h nopeudella kulkevan ICE- junan kineettistä energiaa ja riittää sulattamaan noin puoli tonnia kuparia. Jos säde hallitsisi hallitsemattomasti, kaasupoljin vahingoittuisi vakavasti. LHC Evans , LHC: n projektipäällikkö vuodesta 1994, puhuu energiamäärästä, joka sisältyy 80 kg: aan TNT: tä . Siksi järjestelmä on suunniteltu siten, että kolmen kierroksen, ts. Alle 300  mikrosekunnin sisällä , epävakaa säde rekisteröidään ja ohjataan erityisillä magneeteilla tunnelin erityiseen sivuvarteen. On olemassa erityinen suihkutulppa, joka koostuu useista grafiittilevyistä, joiden tiheys on erilainen ja jotka voivat siepata suihkun. Dipolimagneetteihin varastoitu energia on merkittävästi suurempi 11 GJ: ssä. Magneettikäämeissä oleva virta johdetaan tarvittaessa kytkettyjen vastusten läpi ja energia muunnetaan lämmöksi. Vahingot onnettomuudessa, joka tapahtui vuonna 2008, kun kaasupoljin aloitti toimintansa (katso historiaosaa ), johtui tästä magneetteihin varastoidusta energiasta.

Sekä kaarevan polun hiukkassäde että törmäykset tuottavat väistämättä säteilyä . Tunnelissa ja ilmaisimien luolissa ei ole mahdollista pysyä säteen aikana. Huoltotöihin liittyy aktiivisia ja passiivisia säteilysuojelutoimia. Tunnelin yläpuolella oleva maaperä estää tehokkaasti käytön aikana hajaantunutta säteilyä ja jäännösradioaktiivisuutta. Kiihdytintunnelin ilma suodatetaan, jotta asukkaille vapautuva radioaktiivisuus pysyisi alle 10  μSv: n vuodessa.

Ilmaisimet

Simuloitu hiukkasten havaitseminen protonitörmäyksen jälkeen CMS-ilmaisimessa

Protonien törmäys ylittämällä kaksi protonisuihkua tapahtuu neljässä maanalaisessa kammiossa kiihdytysrengasta pitkin. Neljä suurta hiukkasilmaisinta ATLAS , CMS , LHCb ja ALICE sijaitsevat kammioissa . Ilmaisimet TOTEM ja LHCf ovat paljon pienempiä ja sijaitsevat CMS- ja ATLAS-kokeiden kammioissa. He tutkivat vain hiukkasia, jotka harjaavat toisiaan törmäysten aikana, eikä törmää toisiinsa. Lisäksi suunnitellaan muita erityiskokeita niihin liittyvien ilmaisinyksiköiden kanssa, kuten MoEDAL magneettisten monopolejen ja mikroskooppisten mustien aukkojen ja supersymmetristen hiukkasten pyhäinjöiden etsimiseksi . FASER- ilmaisin etsii pitkäikäisiä hypoteettisia hiukkasia, esimerkiksi tummia fotoneja , ja mittaa neutriinovaikutuksia suurilla energioilla.

Neljän suuren ilmaisinjärjestelmän tavoite voidaan tiivistää seuraavasti:

ilmaisin kuvaus
ATLAS Etsi Higgsin bosoni, supersymmetria ja mahdolliset leptonien ja kvarkkien alarakenteet , tutki raskaiden ionien törmäyksiä. Noin 2700 tutkijaa yli 200 instituutista ympäri maailmaa osallistuu ATLAS-kokeiluun.
CMS Etsi Higgsin bosoni, supersymmetria ja mahdolliset leptonien ja kvarkkien alarakenteet , tutki raskaiden ionien törmäyksiä. CMS-ryhmään kuuluu noin 3500 henkilöä 200 tiedeinstituutista.
ALICE Tutkiminen erittäin tiheästä ja korkean energian kvark-gluoniplasmasta , aineen tilasta heti Suuren räjähdyksen jälkeen . Yli 1000 työntekijää.
LHCb Muun muassa erikoistunut tutkinnassa hajoaa ja hadronien jotka sisältävät pohja tai c-kvarkki , tarkkoja mittauksia on CP rikkomisesta tai harvinaisten hajoaa yhtä herkkä testit vakiomallin . Noin 800 työntekijää.

Protonien monimutkainen sisäinen rakenne tarkoittaa, että törmäykset tuottavat usein monia erilaisia ​​hiukkasia. Tämä johtaa korkeisiin vaatimuksiin ilmaisinjärjestelmille, joiden tulisi kirjata nämä hiukkaset ja niiden ominaisuudet mahdollisimman täydellisesti. Koska tuloksena olevat hiukkaset ovat ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia, tarvitaan erilaisia ​​detektorikomponentteja, jotka soveltuvat erityisesti tiettyihin kysymyksiin. Ainoa poikkeus ovat tuotetut neutriinot , joita ei voida havaita suoraan. Kyseisten törmäystuotteiden alkuperän määrittäminen on ratkaisevan tärkeää: Tämän ei tarvitse olla sama kuin protonien törmäyspiste, koska osa lyhytaikaisista tuotteista hajoaa lennon aikana ilmaisimen läpi.

Ilmaisimien perusrakenne koostuu sarjasta erilaisia ​​ilmaisinosia, jotka ovat erityyppisiä ja toimintaperiaatteisia ja jotka ympäröivät sipulikuoren periaatteella törmäyskohdan mahdollisimman täydellisesti. Suprajohtavien magneettien voimakkaat magneettikentät ohjaavat varautuneita hiukkasia. Varautuneiden hiukkasten spesifinen varaus ja momentti voidaan määrittää polun kaarevuudesta. Sisäisin kerros on ns. Raidanilmaisin, puolijohdetunnistin, jolla on hieno spatiaalinen resoluutio. Sitä ympäröivät sähkömagneettinen ja hadroninen kalorimetri ja spektrometri muoneille .

ATLAS-ilmaisin, jonka pituus on 45 m ja halkaisija 22 m

Lyijysydämet saatetaan pääasiassa törmäykseen ALICE-ilmaisimessa, joka on erityisesti rakennettu näiden törmäysten mittaamiseksi. Pienemmässä määrin ATLAS ja CMS tutkivat myös tällaisia ​​raskaita ionitörmäyksiä. Lisäksi lyijytumat voidaan saada törmäämään protonien kanssa, minkä kaikki neljä suurta ilmaisinta tutkivat.

Tietojen analysointi

Tallennettujen detektorisignaalien tai tietokonesimulaatioiden tuottaman datan määrän arvioidaan olevan 30  petatavua vuodessa. Se olisi huomattavasti suurempi, jos hienostunut laitteisto ja ohjelmisto laukaisee ei hävitä suuri osa mittaussignaalien ennen käsittelyä tai pysyvään varastointiin. Pelkästään CMS-ilmaisimen datamäärä on verrattavissa 70 megapikselin kameraan, joka ottaa 40 miljoonaa kuvaa sekunnissa. Ilman laukaisijoita tällaisia ​​tietomääriä ei voida hallita nykyisellä tekniikalla. ATLAS-ilmaisimen ensimmäisessä liipaisuvaiheessa valitaan noin 75 000 dataa 40 miljoonasta säteen ylityksestä sekunnissa. Näistä alle 1000 läpäisee toisen laukaisuvaiheen, ja vain nämä tapahtumat analysoidaan täysin. Viime kädessä noin 200 tapahtumaa sekunnissa tallennetaan pysyvästi.

”Ilmaisimien tietovuoro on törmäysten aikana niin valtava, että se ylittää tietovirran kaikissa maailman viestintäverkoissa yhdessä. Ei ole muistia, joka mahtaisi heidät, minkä vuoksi tietokoneet siivilöivät digitaalisen tsunamin läpi ensimmäisten nanosekuntien aikana ja lajittelevat 99,9 prosenttia siitä kriteerien mukaan, jotka perustuvat juuri niihin teorioihin, joita LHC: n on tarkoitus tutkia . Ei voida sulkea pois sitä mahdollisuutta, että superkone yksinkertaisesti poistaa todella vallankumoukselliset tiedot. "

- Tobias Hürter, Max Rauner : Fascination Cosmos: Planeetat, tähdet, mustat aukot (2008)

Tämän pienennetyn tietomäärän käsittelemiseksi vaadittu laskentateho on edelleen niin suuri, että käytetään noin 170 tietokoneklusteria ympäri maailmaa . Ne on kytketty tietokoneverkkoon, LHC Computing Grid -verkkoon .

Kiihdytinrenkaan hiukkasreittien simuloimiseksi LHC @ Home- projektissa ovat mukana tietokoneen omistajat , jotka asettavat yksityisten tietokoneidensa laskentatehon saataville hajautetun laskennan periaatteen mukaisesti .

Virtalähde

Haupteinspeisepunkt hankintaan Cernin sähköenergia on 400 kV - sähköaseman Prevessin, joka on lyhyt tynkä kanssa 400 kV Bois-Toillot yhdessä. Toinen syöttö tapahtuu Meyrin-asemalla 130 kV: n jännitteellä. Näistä syöttöpisteistä 66 kV ja 18 kV maanalaiset kaapelit johtavat suurempiin muuntajan pisteisiin, joissa ne muunnetaan päätelaitteiden käyttöjännitteeksi (18 kV, 3,3 kV ja 400 V). Mikäli sähkökatko, Varavoimakoneiden kanssa lähdöt 275  kVA ja 750 kVA asennetaan kokeiluun asemilla An varavirtalaite on taattu erityisen herkkiä laitteita .

Varastorengas vaatii 120 MW: n sähkötehon  . Yhdessä jäähdytysjärjestelmän ja kokeiden kanssa tämä johtaa noin 170 MW: n tehontarpeeseen. Suurempien sähkökustannusten takia LHC kytketään osittain pois päältä talvella, mikä vähentää tarvittavan tehon 35 MW: iin. LHC: n suurin vuotuinen energiankulutus on 700–800  GWh . Vertailun vuoksi: se on vajaat 10 prosenttia Geneven kantonin kulutuksesta . Suprajohtavien magneettien käyttö tarkoittaa, että LHC: n energiankulutus on pienempi kuin aiemmissa kokeissa, kuten LEP: ssä .

kustannukset

LHC-projektin välittömät kustannukset, ilmaisimia lukuun ottamatta, ovat noin 3 miljardia euroa. Kun rakennus hyväksyttiin vuonna 1995, LHC: n ja ilmaisinten maanalaisten hallien rakentamiseen arvioitiin 2,6 miljardin Sveitsin frangin (tuolloin vastaavan 1,6 miljardia euroa) budjetti . Kuitenkin jo vuonna 2001 kiihdyttimelle arvioitiin 480 miljoonan Sveitsin frangin (noin 300 miljoonaa euroa) lisäkustannuksia, joista 180 miljoonaa Sveitsin frangia (120 miljoonaa euroa) meni suprajohtaviin magneetteihin. Lisäkustannukset johtuivat Compact Muon -solenoidin maanalaisen salin rakentamisen teknisistä vaikeuksista , jotka osittain johtuivat viallisista osista, jotka kumppanilaboratoriot Argonne National Laboratory , Fermilab ja KEK olivat toimittaneet .

Ensimmäisessä, pidemmässä muuntamisvaiheessa (helmikuusta 2013 huhtikuuhun 2015) suoraan LHC: n työstä aiheutui noin 100 miljoonan Sveitsin frangin kustannuksia.

Huolta käyttöönotosta vuonna 2008

Vuonna fysiikan pidemmälle standardi malli, on teoreettisia malleja, joiden mukaan on mahdollista, että mikroskooppisia mustia aukkoja tai outoja asia voitaisiin tuottaa LHCssä . On ajoittain varoituksia siitä, että LHC voi tuhota maan. Biokemisti Otto Rösslerin ympärillä oleva ryhmä nosti kanteen LHC : n käyttöönotosta Euroopan ihmisoikeustuomioistuimessa . Tuomioistuin hylkäsi siihen liittyvän kiireellisen hakemuksen elokuussa 2008. Saksan liittovaltion perustuslakituomioistuin kieltäytyi hyväksymästä perustuslakivalitusta helmikuussa 2010 perustavanlaatuisen merkityksen puutteen ja onnistumismahdollisuuksien puutteen vuoksi. Tutkijat ovat toistuvasti todenneet, että LHC ja muut hiukkaskiihdyttimet eivät aiheuta vaaraa. Tärkeimmät perustelut ovat, että ensinnäkin teoreettisesti mahdolliset mikroskooppiset mustat aukot tuhoutuisivat suoraan sen sijaan, että ne absorboivat yhä enemmän massaa tai energiaa ympäristöstä, kuten pelätään, ja että toiseksi luonnollinen kosminen säteily osuu jatkuvasti maan ilmakehään tasaisella enemmän energiaa kuin LHC: ssä ja osuu muihin taivaankappaleisiin aiheuttamatta katastrofia.

Tutkimuksen tavoitteet ja aiemmat tulokset

Perustutkimus

Tutkijat toivovat, että LHC: n kokeet vastaavat perustavanlaatuisiin kysymyksiin luonnon perusvoimista , avaruuden ja ajan rakenteesta sekä kvanttifysiikan ja suhteellisuusteorian suhteesta . LHC: n kokeet joko vahvistavat hiukkasten fysiikan perusmallin tai osoittavat, että fyysisen maailmankuvan korjaaminen on välttämätöntä.

LHC: n korkea törmäysenergia tarkoittaa, että protonit eivät kokonaisuutena, vaan niiden yksittäiset komponentit, kvarkit ja gluonit törmäävät toisistaan ​​riippumatta. Useimmissa tapauksissa törmäyksessä on mukana vain yksi karkki tai gluoni kummastakin protonista. Vaikka protonien energialla on tarkasti määritelty arvo ennen törmäystä, yksittäisten kvarkkien tai gluonien energia ja liikemäärä voivat vaihdella laajalla alueella partonijakautumistoimintojen mukaan , joten kahden tosiasiallisesti merkityksellisen törmäyskumppanin törmäysenergia ei voi määritettävä tarkasti. Tämän vuoksi on toisaalta mahdollista etsiä uusia hiukkasia suurella energia-alueella protonien jatkuvasta energiasta huolimatta, minkä vuoksi LHC: tä kutsutaan "löytökoneeksi". Toisaalta näiden uusien hiukkasten tiettyjen ominaisuuksien tarkan mittaamisen mahdollisuus on rajoitettu. Tästä syystä LHC: n seuraajaa harkitaan jo. Vuonna International Linear Collider , kuten aiemmin on LEP, elektronit ja positronit ovat tuotavaksi törmäyksen uudelleen. Niiden energiaa voidaan säätää tarkasti, ja toisin kuin protoneilla, niillä ei ole - ainakaan tunnettua - alarakennetta.

Higgsin bosoni

Feynman-kaavio vektoribosonifuusiosta, merkittävä prosessi Higgsin bosonien muodostamiseksi

Yksi LHC: n päätehtävistä oli Higgsin bosonin etsiminen , hiukkasfysiikan vakiomallin viimeinen hiukkanen, jota ei ole vielä lopullisesti osoitettu . 4. heinäkuuta 2012 ATLAS- ja CMS- ilmaisimien tutkimusryhmät ilmoittivat löytäneensä uuden bosonin; muut mittaukset vahvistivat, että hiukkanen käyttäytyi odotetusti Higgsin bosonilta. Higgsin bosoni vahvistaa teoriaa, jonka avulla massojen alkeishiukkasten tuodaan Standard Malli tai osaksi Glashow-Weinberg-Salam teoria sähköheikko vuorovaikutus . Toisin sanoen, Higgsin bosoni vahvistaa niin kutsutun Higgs-kentän ja taustalla olevan Higgs-mekanismin olemassaolon ; tämä kenttä on läsnä maailmankaikkeudessa ja johtaa vuorovaikutuksessa alkeishiukkasten kanssa niiden massaan .

Vuonna 1964 julkaistusta asiaan liittyvästä teoriasta François Englert ja Peter Higgs saivat Nobelin fysiikkapalkinnon vuonna 2013 .

Quark-Gluon-plasma

Lyijyydinten törmäystoimintatilaa, jota käytetään harvemmin kuin protonitörmäyksiä, käytetään tuottamaan lyhyesti erittäin korkean energian plasma lähes vapaista kvarkeista ja gluoneista, ns. Kvark-gluoniplasma . Tällä tavalla ALICE-ilmaisin simuloi ja tutkii olosuhteita, jotka vallitsivat pian Big Bangin jälkeen Big Bang -mallin mukaan .

Vakiomalliparametrien määrittely

Aikaisempiin kiihdyttimiin verrattuna LHC: llä on suurempi energia-alue ja suurempi tiedonsiirtonopeus. Siksi se soveltuu vakiomallin alkeishiukkasten ominaisuuksien määrittämiseen, jotka on jo todennettu tarkemmin kuin aikaisemmissa kokeissa oli mahdollista. Aikaisemmassa kokeessa Tevatron, todellakin aikaisemmin tunnettujen alkupartikkeleiden, ylin kvarkki , oli todettavissa, mutta sen ominaisuudet voitiin määrittää vain hyvin epätarkasti johtuen tuotettujen hiukkasten pienestä määrästä ja siitä johtuvista heikoista tilastoista . Toisaalta LHC: ssä huippukvarkkeja syntyy paljon, mikä mahdollistaa tarkemman tutkimuksen tämän hiukkasen ominaisuuksista. Tämä tekee siitä ensimmäisen ns. ”T-tehtaan”. Lisäksi useita uusia hadronien havaittiin LHC , esimerkiksi χb (3P) mesonin tai Ξcc Baryoni .

Toinen tärkeä tutkimusalue on aine-antiaine-epäsymmetria maailmankaikkeudessa, jota ei selitetä tavallisilla ison räjähdyksen teorioilla. Epäsymmetrialla tarkoitetaan sitä, että näkyvä maailmankaikkeus koostuu yksinomaan aineesta eikä aineen ja antiaineen yhtä suurista osista. B-fysiikan tutkimuksen , jossa keskitytään LHCb- kokeeseen, pitäisi auttaa mittaamaan CKM-matriisi tarkemmin. Tämä matriisi sisältää CP: tä rikkovan osan, joka on tärkeä rakennuspalikka aine-antiaine-epäsymmetrian selittämiselle. Standardimallin ennustama CP-rikkomuksen koko ei kuitenkaan voi selittää havaittua epäsymmetriaa, joten mittauksia käytetään myös poikkeamien etsimiseen vakiomallista. LHCb yhteistyö on pystyttävä osoittamaan CP rikkoo B : n mesons ensimmäistä kertaa.

Testeistä Standard Malli tutkitaan myös yksi niistä harvoista rappeutuminen B : n 0 - meson kahteen myonit , joka havaittiin ensin LHC. Ennustaa, että noin kolme miljardi B : n 0 mesons hajota juuri tällä tavalla on vahvistettu LHCb ilmaisimen ja sittemmin CMS. Ilman tätä hajoamista tällainen mittaustulos olisi muuten mahdollista vain alle 0,001%: n todennäköisyydellä.

Fysiikka standardimallin ulkopuolella

Prosessi supersymmetrisessä mallissa: gluon g ja alas kvark muunnetaan vastaaviksi superkumppaneiksi. Nämä jakautuvat kevyimpiin superkumppaneihin , jotka voidaan rekisteröidä epäsuorasti yleisen impulssin puutteen vuoksi.

Vakiomallin tarkastelusta ja sen parametrien tarkasta mittaamisesta on myös voimakasta LHC: ssä, jotta löydettäisiin fysiikan vihjeitä haetun vakiomallin ( englanninkielinen fysiikka) ulkopuolella . Ylivoimaisesti suurin ponnistus on osoitettu supersymmetrian viitteiden löytämiseen . Koska vakiomallin supersymmetrinen laajennus on hyvin monimutkainen, LHC testaa pääasiassa tiettyjä supersymmetrisiä malleja, kuten pienimmän supersymmetrisen vakiomallin (MSSM). Jotkut näissä malleissa esiintyvistä uusista hiukkasista, esimerkiksi kevyin supersymmetrinen hiukkanen , edustavat mahdollista hiukkasfysikaalista selitystä astrofysiikassa oletetulle pimeälle aineelle.Lisäksi supersymmetria on osa useimpia malleja, jotka yhdistävät standardimallin kolme vuorovaikutusta - ns. suuret yhtenäiset teoriat . Se on välttämätön myös supermerkkiteorian kannalta . Asiantuntijapiireissä oletetaan, että monien superkumppaneiden massa on noin 100 GeV - 1 TeV, ja siksi ne voidaan periaatteessa tuottaa ja mitata LHC: ssä. Tyypillinen signaali supersymmetrialle olisi sähköisesti neutraalien superkumppaneiden luominen. Ilmaisin ei voi rekisteröidä näitä mahdollisia pimeän aineen hiukkasia, mutta ne ovat havaittavissa koko törmäysprosessin rekonstruoinnin aikana erityisten hajoamisallekirjoitusten avulla, joilla ei ole suurta vauhtia . Monien testattujen mallivarianttien katsotaan jo olevan poissuljettuja LHC-kokeiden tulosten perusteella. Myös supersymmetristen hiukkasten (tila 05/2019) viimeisimmät haut epäonnistuivat.

Toinen fysiikan tutkimuskohde, joka ylittää vakiomallin, on niiden pienen koon vuoksi aiemmin tuntemattomat tilamitat. Nämä ylimääräiset mitat voivat tulla havaittaviksi lisääntyneessä vuorovaikutuksessa gravitonien kanssa , havaitsemalla pienet Kaluza-hiukkaset tai luomalla lyhytaikaisia mikroskooppisia mustia aukkoja .

tulevaisuudessa

LHC: n odotetaan päättyvän vuonna 2035. Tähän asti on kuitenkin useita suunnitelmia. Vuoteen 2018 asti tärkein prioriteetti oli lisätä kirkkautta, ja toinen merkittävä kunnostustauo vuosina 2019 ja 2020 on lisätä sitä edelleen. Myös esikiihdyttimiä parannetaan. Lisäksi törmäysenergian tulisi nousta 14 TeV: iin. Lisäksi ALICE: n, CMS: n ja LHCb: n sisäiset ilmaisimet korvataan korkeamman resoluution saavuttamiseksi ja ilmaisimien säteilyvahinkojen vähentämiseksi . Uudelleenkäynnistys alkoi keväällä 2021, seuraavien kokeiden on määrä alkaa keväällä 2022.

Vuodesta 2024 odotetaan lisää parannuksia, joiden tarkka toteutus riippuu myös siihen asti tehtyistä löydöksistä. Kiihdytin ja kokeet on tarkoitus valmistaa vielä suuremmalle kirkkaudelle ( High Luminosity LHC , HL-LHC). Tätä varten liikkeessä olevien hiukkasten määrää on lisättävä edelleen. Lisäksi hiukkassäteen tarkentamiseen käytetään uusia nelijaksoja . Lisäksi suunnitellaan erityisiä onteloita , ns. Rapujen onteloita , jotka pyörittävät pitkänomaisia ​​hiukkaspaketteja vähän ennen vuorovaikutuskohtaa niin, että ne törmäävät mahdollisimman keskitetysti ja tunkeutuvat siten paremmin toisiinsa.

Kaukaisempaan tulevaisuuteen on olemassa useita ideoita siitä, kuinka kiihdytintä voidaan jatkaa. Yksi käsite tarjoaa LHC: n muuntamisen vielä korkeammiksi energioiksi ( High Energy LHC ). Tätä varten olisi tarpeen nostaa kaikkien dipolimagneettien kentänvoimakkuus nykyisestä 8,3  Teslasta 20 Teslaan ja käyttää uudentyyppisiä kvadrupoleja, jolloin 16,5 TeV: n (painopisteen energia 33 TeV) energiat voitaisiin saavuttaa. Tällöin kirkkaus kärsisi, koska vain puolet niin monta hiukkaspakettia voitaisiin kiihdyttää. Myös jälkiasennus Hadron Electron Collideriin ( LHeC ) olisi mahdollista.

nettilinkit

Commons : Large Hadron Collider  - albumi, jossa on kuvia, videoita ja äänitiedostoja
 Wikinews: Large Hadron Collider  - uutisissa

kirjallisuus

  • CERN-viestintäryhmä (käännös Th. Naumann): LHC - opas. CERN, 2009 (PDF; 26 Mt). Haettu 30. heinäkuuta 2013.

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ LHC - Suuri hadronivarastointirengas. (PDF; 1 MB) CERN - Euroopan ydintutkimusjärjestö, kesäkuu 2006, käyty 3. elokuuta 2013 .
  2. ^ A b Nobelprize.org: Fysiikan Nobel-palkinto 2013. Haettu 8. lokakuuta 2013.
  3. B a b c d e f g h i Lyndon Evans, Philip Bryant: LHC-kone . Julkaisussa: Journal of Instrumentation . nauha 3 , ei. 8 , 2008, s. 1–2 , doi : 10.1088 / 1748-0221 / 3/08 / S08001 .
  4. ↑ LHC-virstanpylväät. DSU - Communication Group, 2008, käyty 30. heinäkuuta 2013 .
  5. ↑ a b c lhc-fact.ch: LHC : n historia. LHC: n aikajärjestys 1980-2008. Haettu 7. syyskuuta 2013.
  6. ^ Anna Di Ciaccio: ATLAS Muon -spektrometri. (PDF; 1,3 MB), 7. intern. Konferenssi edistyneestä tekniikasta ja hiukkasfysiikasta, lokakuu 2001. Haettu 14. syyskuuta 2013.
  7. ↑ Lucas Taylor: Venäjän laivaston säiliöiden käyttö. 23. marraskuuta 2011, luettu 14. syyskuuta 2013 .
  8. ↑ Ulrich Ellwanger: Maailmankaikkeudesta alkeishiukkasiin. Ensimmäinen johdanto kosmologiaan ja perustavanlaatuisiin vuorovaikutuksiin . 2. painos. Springer, 2011, ISBN 978-3-642-15798-1 , s. 108 .
  9. ^ Anaïs Schaeffer: Käytä hätäuloskäyntiä. CERN-tiedote, 6. toukokuuta 2013, käyty 30. heinäkuuta 2013 .
  10. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: CERN julkaisee LHC-tapahtuman analyysin. 16. lokakuuta 2008, luettu 15. tammikuuta 2016 .
  11. ↑ Hiukkaskiihdytin kolminkertaistaa energiaennätyksen. Spiegel Online, 19. maaliskuuta 2010, käytetty 30. heinäkuuta 2013 .
  12. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: LHC asettaa uuden ennätyksen - kiihdyttää säteen 3,5 TeV: iin. 19. maaliskuuta 2010, luettu 30. heinäkuuta 2013 .
  13. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: LHC-tutkimusohjelma käynnistyy. 30. maaliskuuta 2010, käytetty 15. tammikuuta 2016 .
  14. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: LHC: n protoniajo vuonna 2011 on saatu onnistuneesti päätökseen. 31. lokakuuta 2011, luettu 15. tammikuuta 2016 .
  15. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: CERN ilmoittaa LHC: n toimivan vuonna 2012. 31. tammikuuta 2011, avattu 15. tammikuuta 2016 (englanniksi).
  16. ↑ 2013 LHC & Injector Schedule. (PDF; 257 kt) 31. heinäkuuta 2012, arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2013 ; luettu 25. marraskuuta 2012 .
  17. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: Ensimmäiset LHC-protonit loppuvat uudella virstanpylväällä. 17. joulukuuta 2012, käytetty 30. heinäkuuta 2013 .
  18. ↑ Käynnistä uudelleen Cernissä: Maailman kone on taas käynnissä. Spiegel Online, 5. huhtikuuta 2015, luettu 5. huhtikuuta 2015 .
  19. ^ A b Ensimmäiset kuvat törmäyksistä 13 TeV: ssä. 21. toukokuuta 2015, käytetty 21. toukokuuta 2015 .
  20. ↑ a b LHC etenee kohti suurempia intensiteettejä. 24. elokuuta 2015, luettu 21. syyskuuta 2015 .
  21. ↑ 2016: poikkeuksellinen vuosi LHC: lle. 6. joulukuuta 2016, käyty 1.5.2017 .
  22. ↑ Aloitus vuoden 2017 LHC-fysiikkakaudelle. 23. toukokuuta 2017, käytetty 25. toukokuuta 2017 .
  23. ↑ a b Tallenna kirkkaus: hyvin tehty LHC . 15. marraskuuta 2017. Haettu 2. joulukuuta 2017. 
  24. ↑ Vuoden 2018 tiedonkeruu LHC: llä on alkanut. 30. huhtikuuta 2018, luettu 10. kesäkuuta 2018 .
  25. ^ Keskeiset suunnitelmat LHC: n seuraaviksi kahdeksi vuodeksi. 10. joulukuuta 2018, luettu 11. lokakuuta 2019 .
  26. ↑ LHC-avain palautettu käyttöä varten. 24. maaliskuuta 2021, käyty 31. toukokuuta 2021 .
  27. ↑ a b Pitkän aikavälin LHC-aikataulu. Käytetty 31. toukokuuta 2021 .
  28. ↑ a b c d e CERN-viestintäryhmä: LHC - opas. CERN 2009 (PDF; 26 Mt), käytetty 30. heinäkuuta 2013, s.20.
  29. ↑ lhc-facts.ch: LHC - tyhjiötekniikka. Haettu 7. syyskuuta 2013 .
  30. ↑ weltmaschine.de: LHC - tosiasiat ja luvut. Haettu 30. heinäkuuta 2013 .
  31. ^ Lyndon Evans, Philip Bryant: LHC-kone . Julkaisussa: Journal of Instrumentation . nauha 3 , ei. 8 , 2008, s. 88-89 , doi : 10.1088 / 1748-0221 / 3/08 / S08001 .
  32. ↑ K. Barth, V. Benda, S. Claudet, M. Pezzetti, O. Pirotte, B. Vullierme: Nestemäisen heliumvaraston päivitys suurelle hadronitörmäykselle. (PDF; 314 kt). 24. kansainvälinen kryogeenisten materiaalien konferenssi, Fukoaka, Japani 2012 (CERN-ATS-2013-002).
  33. ↑ iter.org: Kryogeniikka
  34. ^ Philipp Gramlich: LHC: suuri hadronitörmäys
  35. ↑ kryostaattisuunnittelu: tapaustutkimukset, periaatteet ja tekniikka, luku 3
  36. Rich Ulrich Schnabel: Spook kehässä. Haettu 7. syyskuuta 2019 .
  37. ↑ LS2-raportti: CERNin uusin kiihdytin herää. Haettu 11. tammikuuta 2021 .
  38. ↑ Oliver Sim Brüning ym. (Toim.): LHC-suunnitteluraportti. Osa I: LHC-päärengas. (PDF; 38,7 Mt). CERN, Geneve 2004, s.21.
  39. ↑ LHC: n aamukokous: 27. kesäkuuta 2016. ( Memento 27. kesäkuuta 2016 Internet-arkistossa ) s.14.
  40. ↑ CERN-viestintäryhmä: LHC - opas. (PDF; 26 Mt). CERN, 2009, käyty 30. heinäkuuta 2013, s.13.
  41. ↑ Michael Krause: CERN - Teknologian katedraaleissa: Kohtaamisia CERN: ssä . John Wiley & Sons, 12. elokuuta 2013, ISBN 978-3-527-67009-3 , s. 111 ja sitä seuraavat (Pääsy 22. syyskuuta 2013).
  42. Co L. Coull et ai .: LHC Magnet Quench Protection System. (PDF; 3 Mt) Haettu 22. syyskuuta 2013 .
  43. ↑ lhc-facts.ch: Radioaktiivisuus. LHC: n vaarat ja riskit. Haettu 22. syyskuuta 2013.
  44. ↑ KUITU: CERN hyväksyy uuden kokeilun pitkäikäisten, eksoottisten hiukkasten etsimiseksi. Käytetty 1. tammikuuta 2020 .
  45. ↑ FASERin uuden ilmaisimen odotetaan saavan ensimmäisen törmääjän neutriinon. Käytetty 1. tammikuuta 2020 .
  46. ↑ Laskenta. CERN, 2016, käyty 25. toukokuuta 2016 .
  47. ↑ tietojenkäsittely. Julkaisussa: lhc-facts.ch. Adrian Schmitz, luettu 6. elokuuta 2013 .
  48. ↑ Tobias Hürter, Max Rauner: Suuri räjähdys maan päällä. Julkaisussa: Andreas Sentker (Toim.): Fascination Cosmos: Planeetat, tähdet, mustat aukot. Spectrum Academic Publishing House, 2008, ISBN 978-3-8274-2001-5 .
  49. ↑ Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) - Tervetuloa. 2015, käytetty 15. tammikuuta 2016 (annettu luku on 12 ensimmäisen tason ja 140 toisen tason 2 klusterin summa).
  50. ↑ CERN EN / EL-ryhmä: CERN-sähköverkon lyhyt kuvaus. Haettu 30. heinäkuuta 2013 .
  51. ↑ lhc-facts.ch: LHC-parametrit ja tiedot. Haettu 30. heinäkuuta 2013.
  52. ↑ weltderphysik.de: Mikä on energiankulutus LHC? Haettu 30. heinäkuuta 2013.
  53. ↑ Florian Freistetter: Maailmankaikkeuden kylmin paikka ... ScienceBlogs, 1. heinäkuuta 2008, käytetty 30. heinäkuuta 2013.
  54. ↑ Luciano Maiani: LHC: n kustannusarviointi loppuun . CERN. 16. lokakuuta 2001. Arkistoitu alkuperäisestä 17. kesäkuuta 2004. Haettu 17. kesäkuuta 2004.
  55. ↑ Toni Feder: CERN-tarttujat LHC-kustannushypulla . Julkaisussa: Physics Today . 54, nro 12, joulukuu 2001, s. 21. doi : 10.1063 / 1.1445534 .
  56. ↑ LHC Kausi 2: tosiasiat ja luvut.
  57. ^ Adrian Kent: Kriittinen katsaus globaalien katastrofien riskinarviointeihin . Julkaisussa: Risk Analysis . nauha 24 , ei. 1 , 2004, s. 157–168 , doi : 10.1111 / j.0272-4332.2004.00419.x , arxiv : hep-ph / 0009204 .
  58. ^ Rainer Plaga: Potentiaalisesta katastrofaalisesta riskistä, joka aiheutuu hiukkasen törmäyksissä syntyvistä metastabiilista kvantti-mustista aukoista. 10. elokuuta 2008. arxiv : 0808.1415 .
  59. ↑ Felix Knoke: Pelko maailman lopusta - amerikkalaiset valittavat hiukkaskiihdyttimistä. Julkaisussa: Spiegel Online. 31. maaliskuuta 2008, luettu 23. elokuuta 2011 .
  60. ↑ Holger Dambeck: Tuomioistuin hylkää superkiihdyttimiä koskevan kiireellisen hakemuksen. Julkaisussa: Spiegel Online. Haettu 23. elokuuta 2011 .
  61. ↑ Liittovaltion perustuslakituomioistuin : BVerfG hylkää superkiihdyttimiin kohdistuvat toimenpiteet. 2 BvR 2502/08, 18. tammikuuta 2010, käyty 31. heinäkuuta 2013.
  62. ↑ J.-P. Blaizot et ai .: Tutkimus potentiaalisesti vaarallisista tapahtumista raskaiden ionien törmäyksissä LHC: ssä. (PDF; 176 kB), CERN: n teoreettisen fysiikan osasto, 28. helmikuuta 2003, käyty 31. heinäkuuta 2013.
  63. ^ Arnon Dar, Alvaro De Rújula, Ulrich Heinz: Tuhoavatko relativistiset raskas-ioni-törmäilijät planeettamme? Phys. Lett. B 470, 1999, s. 142-148. arxiv : hep-ph / 9910471 .
  64. ↑ W. Busza u..: Katsaus spekulatiivisia "katastrofiskenaariot" at RHIC. Rev. Mod. Phys. 72, 2000, s. 1125-1140.
  65. ↑ SB Giddings: hypoteettisten stabiilien TeV-mittakaavan mustien aukkojen astrofyysiset vaikutukset. Julkaisussa: Proceedings of APS / DPF / DPB Summer Study on the Future of Particle Physics. Snowmass, Colorado, 2001, s. P328, arxiv : hep-ph / 0110127 .
  66. ^ Lausunto professori Rösslerin vaatimuksista. (PDF; 82 kB), Alkeishiukkasten fysiikan komitea (KET), 30. heinäkuuta 2008, luettu 31. heinäkuuta 2013.
  67. ^ J. Ellis , GF Giudice , ML Mangano, I. Tkachev, U. Wiedemann: Katsaus LHC-törmäysten turvallisuuteen. Julkaisussa: Journal of Physics G : Nuclear and Particle Physics. Voi 35, 115004 (2008). arxiv : 0806.3414 .
  68. ↑ G. Weiglein et ai.: Physics vuorovaikutus LHC ja ILC . Julkaisussa: Physics Reports . nauha 426 , ei. 2-6 , 2006, s. 47-358; tässä sivut 1–10 , doi : 10.1016 / j.physrep.2005.12.003 , arxiv : hep-ph / 0410364 .
  69. ↑ M. Spira, A. Djouadi, D. Graudenz, RM Zerwas: Higgsin bosonin tuotanto LHC: ssä . In: Ydinfysiikka B . nauha 453 , ei. 1-2 , 1995, s. 17-82 , doi : 10.1016 / 0550-3213 (95) 00379-7 , arxiv : hep-ph / 9504378 .
  70. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: CERNin kokeissa havaitaan hiukkasia, jotka ovat yhdenmukaisia ​​kauan haetun Higgsin bosonin kanssa. 4. heinäkuuta 2012, käytetty 30. heinäkuuta 2013 .
  71. ↑ Ker Than: Big-Bang-koneella luotu tihein aine. National Geographic News, 24. toukokuuta 2012; käytetty 30. heinäkuuta 2013.
  72. ^ W. Bernreuther: Huippu- kvarkifysiikka LHC: ssä . Julkaisussa: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . nauha 35 , ei. 8 , 2008, s. 083001 , doi : 10.1088 / 0954-3899 / 35/8/083001 , arxiv : 0805.1333 .
  73. ↑ ATLAS-yhteistyö: Uuden chi_b-tilan havaitseminen säteilevissä siirtymissä Upsiloniin (1S) ja Upsiloniin (2S) ATLASissa . 21. joulukuuta 2011, arxiv : 1112.5154v1 .
  74. ↑ LHCb-yhteistyö: Lambda b0 -parionien innostuminen . 27. lokakuuta 2012, arxiv : 1205.3452 .
  75. ↑ CMS-yhteistyö: Uuden Xi (b) -barionin havaitseminen . 21. kesäkuuta 2012, arxiv : 1204.5955 .
  76. ↑ P. Ball ym.: B hajoaminen LHCssä. CERN, 25. maaliskuuta 2000, arxiv : hep-ph / 0003238v3 , s.105 .
  77. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: LHCb-kokeessa havaitaan uusi aine-antiaine-ero. 24. huhtikuuta 2013. Haettu 21. heinäkuuta 2013 .
  78. ↑ CERN: n lehdistötoimisto: CERNin kokeiden avulla vakiomalli testataan tiukasti. 19. heinäkuuta 2013. Haettu 21. heinäkuuta 2013 .
  79. ↑ CMS Collaboration: mittaus B n → μμ haarautuva osa ja etsi B 0 → μμ CMS Experiment . 21. heinäkuuta 2013, arxiv : 1307.5025v1 .
  80. ^ I. Hinchliffe, FE Paige, MD Shapiro, J. Söderqvist, W. Yao: Precision SUSY -mittaukset CERN LHC: ssä . In: Physical Review D . nauha 55 , ei. 9 , 1997, s. 5520-5540 , doi : 10.1103 / PhysRevD.55.5520 , arxiv : hep-ph / 9610544 .
  81. ↑ ATLAS-supersymmetria (SUSY) . Haettu 14. syyskuuta 2013.
  82. ↑ ATLAS kartoittaa uutta supersymmetristä aluetta - ATLAS-yhteistyön uudet tutkimukset etsivät hypoteettisia "supersymmetrisiä" hiukkasia tuntemattomien kulmien ympärillä (23. toukokuuta 2019) . Haettu 5. syyskuuta 2019.
  83. ↑ Gouranga C Nayak: Graviton- ja radiotuotanto LHC: ssä pp- ja PbPb-törmäyksistä . Julkaisussa: Korkean energian fysiikka - fenomenologia . 2002, arxiv : hep-ph / 0211395 .
  84. ↑ Savas Dimopoulos, Greg Landsberg: mustat aukot suuressa hadronitörmäyksessä . Julkaisussa: Physical Review Letters . nauha 87 , ei. 16 , 2001, s. 161602 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.87.161602 , arxiv : hep-ph / 0106295 .
  85. ^ Frédérick Bordry: LHC-tila ja Outlook. EPS 2017.
  86. ^ Anaïs Schaeffer: LHC ja sen seuraajat. CERN-tiedote, 19. maaliskuuta 2012, käyty 15. elokuuta 2013 .

Koordinaatit: 46 ° 14 '0'  N , 6 ° 3 '0'  E ; CH1903:  492881  /  121160