LHC sudara jone pri novoj rekordnoj energiji

Posle uspešnog ponovnog pokretanja Velikog hadronskog kolajdera (LHC-a) i prvih meseci sakupljanja podataka iz sudara protona na novoj granici energija, LHC prelazi u novu fazu u kojoj će se sudarati joni olova na energiji oko dva puta većoj nego što je to bio slučaj u svim prethodnim eksperimentima na sudaraču. Nakon perioda intenzivnog rada na rekonfigurisanju LHC-a i njegove mreže akceleratora za rad sa snopovima teških jona, specijalisti koji rade na CERN-ovom akceleratoru su po prvi put sudarili snopove jona u ranim jutarnjim časovima 17. novembra 2015, a “stabilni” snopovi su uspostavljeni danas prepodne u 10:59, čime je obeležen početak jednomesečnog rada sa pozitivno naelektrisanim jonima olova: atomima olova kojima su oduzeti elektroni. Sva četiri velika eksperimenta na LHC-u će prikupljati podatke tokom ovog perioda, uključujući i LHCb, koji će po prvi put detektovati ovakvu vrstu sudara. Sudaranje jona olova omogući će eksperimentima na LHC-u da ispitaju stanje materije koje je postojalo trenutak nakon velikog praska, dostižući temperature od nekoliko biliona (1,000,000,000,000) stepeni.

“Tradicija je da sudaramo jone tokom jednog meseca svake godine, kao deo našeg raznovrsnog istraživačkog programa na LHC-u”, rekao je Rolf Hojer, generalni direktor CERN-a. “Ova godina je ipak posebna jer dosežemo novu energiju i istražujemo materiju u još ranijem stadijumu univerzuma.”

U ranom životu univerzuma, tokom nekoliko milionitih delova sekunde, materija je bila veoma vruća i veoma gusta sredina – neka vrsta primordijalne supe čestica, uglavnom sastavljena od elementarnih čestica poznatih kao kvarkovi i gluoni. U današnjem hladnom univerzumu, gluoni (eng. “glue” = lepak ) i dalje drže kvarkove na okupu unutar protona i neutrona, koji čine većinu materije (uključujući i nas), kao i druge vrste čestica.

“Postoji mnogo opsežnih i vrlo vrućih pitanja kojima ćemo se baviti posmatrajući sudare jona, za šta je naš eksperiment posebno dizajniran i dodatno unapređen tokom isključenja”, rekao je portparol ALICE kolaboracije Paolo Đubelino. “Na primer, nestrpljivi smo da saznamo kako će povećanje energije uticati na stvaranje čarmonijuma, i da preciznije ispitamo čestice sastavljene od težih kvarkova, kao i gubitak energije mlazeva čestica (tzv. “jet quenching”). Čitava kolaboracija se sa puno entuzijazma priprema za novo putovanje kroz otkrića.”

Zbog povećane energije sudara, povećava se zapremina i temperatura kvark-gluon plazme, što omogućava značajan napredak u razumevanju jako interagujućih sredina koje se formiraju prilikom sudara jona olova u LHC-u. Primera radi, tokom prve sezone rada, LHC eksperimenti su potvrdili da se kvark-gluon plazma ponaša kao savršena tečnost, kao i pojavu “gašenja mlazeva čestica” (“jet quenching”) u jonskim sudarima, fenomen u kome novonastale čestice gube energiju prilikom prolaska kroz kvark-gluon plazmu. Obilje ovakvih fenomena pružiće eksperimentima alat za karakterizaciju ponašanja ove kvark-gluon plazme. Merenja sa većim energijama mlazeva čestica će omogućiti novu i detaljniju karakterizaciju ovog veoma interesantnog stanja materije.

“Rad sa teškim jonima će odlično upotpuniti podatke koje smo ove godine sakupili u sudarima protona”, rekao je portparol ATLAS kolaboracije Dejv Čarlton. “S radošću očekujemo proširenje ATLAS-ovih istraživanja ponašanja energičnih objekata, kao što su mlazevi čestica i W i Z bozoni, u kvark-gluon plazmi.

LHC detektori su bitno poboljšani toko. prvog dugog isključenja LHC-a. Očekujući veće statistike, fizičari će moći da dublje pogledaju signale koji su ih tokom prve sezone rada stavljali na Tantalove muke.

“Čestice sastavljene od težih kvarkova će tokom druge sezone biti proizvođene bržim tempom, otvarajući nove mogućnosti da ispitamo hadronsku materiju u ekstremnim uslovima”, rekao je portparol CMS kolaboracije Ticijano Kamporezi. “CMS je savršeno pogodan da pokrene ove retke probe i da ih izmeri sa visokom preciznošću.”

Po prvi put će se i LHCb kolaboracija pridružiti klubu eksperimenata koji posmatraju sudare teških jona.

“Ovo je uzbudljiv korak u nepoznato za LHCb, koji je sposoban da veoma precizno identifikuje čestice. Naš detektor će nam omogućiti da vršimo merenja koja će odlično dopuniti merenja naših prijatelja na drugim mestima na prstenu”, rekao je portparol LHCb kolaboracije Gaj Vilkinson.

Više informacija: LHC – A proton ‘reference’ run to prepare for lead

(Izvor: IPB)