世界で最も強力な原子破壊装置である大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、大規模なアップグレードに先立って月曜日の夜に停止された。
最後の実験を実行した後、粒子加速器は 4 年間にわたる停止期間に入りました。
しかし科学者らは、LHCは史上最も強力な形態に戻るだろうと述べているため、LHCは永久に消滅することはない。
この衝突型加速器は、高輝度 LHC (HiLumi LHC) にアップグレードされ、2030 年に再稼働される予定です。
この長いシャットダウン期間は、コライダーの「明るさ」、つまり特定の領域で 1 秒間に生成される粒子衝突の数を増やすために使用されます。
アップグレードが完了すると、CERN は HiLumi LHC の明るさが 10 倍になり、科学者が約 100 倍のデータを収集できるようになると期待しています。
アップグレードの総費用は約 15 億ドル (12 億 9,000 万ポンド) と見込まれており、CERN の会費と米国、日本、カナダ、中国からの寄付によって賄われます。
しかし、天文学的な価格にもかかわらず、科学者たちはこの投資が宇宙の最も基本的な謎を解明する鍵であると信じています。
世界で最も強力な原子破壊装置である大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、大規模なアップグレードに先立って月曜日の夜に停止された。
LHC は、16.7 マイル (27 km) の電磁石のループの周りで陽子の「束」を異常な速度に達するまで加速し、陽子同士を衝突させることで機能します。
次に、信じられないほど高感度の検出器が破片を選別し、どの奇妙で刺激的な素粒子が一時的に現れるかを確認します。
3 回の運用を通じて、この衝突型加速器は科学者に宇宙の基本的な現実について前例のない視点を与えてきました。
最も有名なのは、2012 年に科学者たちが、他の粒子に質量を与える素粒子である、いわゆる「神の粒子」またはヒッグス粒子の発見を発表したことです。
LHCは2008年9月に運転を開始し、2009年に最初の陽子の衝突に成功した。
しかし、Collider の古いバージョンが廃止され、代わりに新しいバージョンが登場する時が来ました。
CERN の加速器・技術担当ディレクター、オリバー・ブルーニング氏は次のように述べています。「LHC はあらゆる期待を上回っています。
「ほぼ 20 年にわたり、宇宙に対する私たちの理解を変え、世界中の何世代にもわたる科学者、技術者、市民にインスピレーションを与えてきました。
今後、LHC は高輝度 LHC にアップグレードされ、基礎物理学に関する 100 倍以上のデータを収集できるようになります。
「今日、私たちは、その後継者であるハイルミ LHC を迎える準備をしながら、私たちが知っている LHC に別れを告げます。」
LHC のアップグレードは簡単な作業ではなく、衝突型トンネル内の 1.2 km (0.75 マイル) 以上の磁石を交換する必要があることは言うまでもありません。
新しい HiLumi LHC は、以前のものよりもはるかに強力であるため、衝突型加速器を囲むインフラストラクチャのほぼ全体をアップグレードする必要があります。
光度が非常に高いため、LHC は毎回、わずか 60 個から 140 個、および 200 個の陽子の衝突から大量の粒子を生成します。
これにより、1 秒あたり 50 億回以上の衝突が発生し、すべてを保存するのが物理的に不可能なほど大量のデータが作成されます。
代わりに、新しい LHC は、どのイベントが保存するのに十分興味深いかを自動的に判断する AI システムを備えた非常に高度な検出器に依存する必要があります。
LS3 調整チームの責任者、ジャン・フィリップ・トック氏は次のように述べています。「LS3 は、大規模で複雑な物流およびエンジニアリング事業を表しています。
「コンポーネントは取り外されて新しい機器と交換され、数千人のエンジニア、物理学者、技術者、サポート要員が関与する数十のプロジェクトがキャンパス全体で計画されています。」
これらのアップグレードには約 15 億ドル (12 億 9,000 万ポンド) の費用がかかると予想されます。新たに改良されたLHCは2028年に段階的に運用を開始し、2030年頃に衝突を引き起こし始める。
HiLumi LHC は少なくとも 2028 年までゆっくりと再起動されず、最初の衝突は 2030 年まで予想されません。
それまでの間、何千人もの研究者が、LHC の最初の 3 段階で収集された膨大なデータセットを精査することに忙しいでしょう。
しかし、ひとたび実験が始まれば、科学者たちは衝突型加速器が科学の最も難しい問題のいくつかを解決できることを期待している。
十分な明るさを備えたアトム スマッシャーは、亜原子の世界、反物質、宇宙の最初の数秒の秘密を明らかにするのに役立つ可能性があります。
最も重要なことは、研究者が物質、暗黒物質、暗黒エネルギーの間のバランスを説明するのに役立つ新しい粒子を調査して発見したいと考えていることです。
科学者たちは、塵、星、私たちの体などの通常の物質は、宇宙の質量のわずか約 5 パーセントを占めるに過ぎないと考えています。
残りは暗黒物質とエネルギーとして知られる目に見えない物質で構成されており、暗黒物質が約 27 パーセントを占め、暗黒エネルギーが残りの 68 パーセントを占めています。
ヒッグス粒子の発見は、そもそもなぜこの物質に質量があるのかを説明するのに役立つため、この謎を解明するための一歩となりましたが、科学者にはまだわかっていないことがたくさんあります。
衝突型加速器トンネル内だけでも 1.2 km (0.75 マイル) 以上の磁石を交換する必要があり、より強力な衝突型加速器を扱うにはサイトのインフラストラクチャーに大きな変更が必要となります。
CERNの代表者はデイリーメールに対し、「HiLumiのアップグレードにより、研究者はより大規模なデータセットを収集し、ヒッグス粒子をより詳細に測定し、極めて稀な過程を研究し、標準模型を超えた新しい物理学の兆候を発見する可能性が高まるだろう」と語った。
「その生涯にわたって、約3億8,000万個のヒッグス粒子が生成される可能性がありますが、LHCが始まって以来、約5,500万個のヒッグス粒子が生成されました。」
CERN の ATLAS 実験に携わった研究物理学者、ネダ・アレクサンドラ・アスバー博士によると、本当の夢は 2 つのヒッグス粒子を一度に生成し、それらの相互作用を観察することだという。
アスバー博士は、これは「ビッグバン直後に私たちの宇宙がどのように進化したかについての手がかりを提供するかもしれない」と述べています。
大型ハドロン衝突型加速器とは何ですか?
大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) は、世界最大かつ最も強力な粒子加速器です。
スイスとフランスの国境の下にある 27 キロメートル (27.8 マイル) のトンネルの中にあります。
LHC は 2010 年に粒子の衝突を開始しました。長さ 27 km の LHC リング内では、陽子のクラスターがほぼ光の速度で移動し、4 つの接触点で衝突します。
加速器内では、2 本の高エネルギー粒子ビームが光速に近い速度で移動し、衝突します。光線は異なるビームパイプ内を反対方向に進みます。
それらは、超伝導電磁石によって生成される強力な磁場によって加速器リングの周りに誘導されます。
LHC (写真) は、1 億ポンドをかけた大規模改修プロジェクト中に 2 年間閉鎖された後、2015 年 4 月 5 日に再開されました。
電磁石は、超電導状態で動作する特別な電線のコイルから作られ、抵抗やエネルギーの損失なしに効率的に電気を伝導します。
これらの衝突により新しい粒子が生成され、接触点の周囲の検出器によって測定されます。
LHCのコンパクトミュオンソレノイド実験の様子を示す
世界中の物理学者はこれらの衝突を分析することで、自然法則についての理解を深めています。
LHCは1秒間に10億回の陽子と陽子を衝突させる能力があるが、HL-LHCは物理学者が「光度」と呼ぶこの数を5～7倍に増やし、2026年から2036年までに約10倍のデータを蓄積できるようにする。
これは、物理学者が稀な現象を調査し、より正確な測定を行うことができることを意味します。
たとえば、2012 年には LHC によって物理学者がヒッグス粒子を検出できるようになり、粒子がどのように質量を得るのかの理解が大きく前進しました。素粒子は長い間理論化されてきましたが、2013 年まで確認されませんでした。
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