Första kollisionerna vid LHC

Världens största partikelaccelerator LHC
Figur 1: CERN:s nya acclerator LHC. LHC acceleratorn mäter 27 km i omkrets och är belägen i en tunnel 70-100 meter under markytan strax utanför Genève.

Världens mest kraftfulla accelerator LHC (Large Hadron Collider) belägen vid det europeiska elementarpartikelfysiklaboratoriet CERN kommer när den är i full drift att kollidera två strålar med protoner mot varandra med en energi om 14 TeV (1 TeV = 1012 eV). Om all denna energi kunde omvandlas till nya partiklar skulle det räcka till för att skapa nästan 15 000 protoner. När acceleratorn är fullt utbyggd kommer partikelkollisioner ske 40 miljoner gånger i sekunden.

Genom att studera de partiklar som skapas i dessa kollisionern hoppas forskarna kunna få svar på frågor som t ex “Vad består den mörka materien av?”, “Varför har partiklar en massa?” och även kunna förstå varför universum består av enbart materia, trots att det vid Big Bang borde ha skapats exakt lika mycket materia som antimateria.

För att få protonerna att länkas av i den cirkulära banan krävs att strålröret hela vägen omges av kraftiga magneter. Magneterna vid LHC är supraledande, och kyls till 1,9 grader över absoluta nollpunkten, kallare än i världsrymden! I september 2008 var det meningen att det hela skulle ha börjat, men redan på den tionde dagen uppstod ett problem med en av magneterna, som fick till följd att ett stort antal magneter skadades. Reparationsarbetet var mycket omfattande, och komplicerades av att det tar måndaer att värma upp och kyla ned den stora acceleratorstrukturen. Efter den mer än årslånga reparationen var det så dags att försöka igen.

De första kollisionerna.
Fredagen den 20 november skickades strålar in i den nyreparerade acceleratorn, och redan på eftermiddagen på måndag den 23 november började man skicka runt två strålar samtidigt åt olika håll i acceleratorn. Strax därefter kunde experimenten vid LHC observera de första kollisionerna. I figur 2 visas kandidaten till den allra första observerade kollisionen i LHC, med viss reservation för att händelsen fortfarande håller på att analyseras. Denna kollision, och de andra som observerats hittills, sker inte vid högsta energi, utan vid den energi protonerna har när de kommer in i LHC – motsvarande ca 0,9 TeV.

Den första kollisionen i ATLAS-detektorn.
Figur 2: Den första kollisionen? Analysen av denna händelse pågår fortfarande, men troligen visar bilden den första proton-proton kollisionen i LHC som den registrerades i ATLAS detektorn.

Under fortsättningen av hösten kommer intrimmningen av acceleratorn att fortsätta, dels kommer man sakta börja accelera partikelstrålarna till högre energier, dels plocka in fler så kallade “buntar” så att antalet kollisioner ökar.

ATLAS-detektorn vid LHC.
Figur 3: ATLAS detektorn.Den största detektorn vid CERNs LHC accelerator

Deltagande från fysikum.
Från fysikum deltar ett stort antal forskare och doktorander från elementarpartikelfysikgruppen och gruppen för fysikalisk systemteknik i ATLAS experimentet, som är det största experimentet vid LHC.

Forskare vid fysikum är speciellt inriktade mot att mäta egenskaper hos den tyngsta elementarpartikeln – topkvarken – och söka efter supersymmetriska partiklar. Om supersymmetriska teorier är korrekta och denna typ av partiklar existerar så kan det vara förklaringen till den mörka materia som observeras ute i universum, den skulle i så fall kunna bestå av elektriskt neutrala supersymmetriska partiklar, överblivna från Big Bang.

Förutom förberedelserna för analys har forskare från fysikum deltagit i konstruktionen av elektronik som används i detektorn.

Vid tiden för de första kollisionerna innehavs två viktiga poster i experimentet av forskare från fysikum: Kerstin Jon-And är ordförande i experimentets högsta beslutande församling – collaboration board – och Christophe Clément är ATLAS-experimentets “run coordinator” och har därmed det yttersta ansvaret för att datatagningen fungerar som den skall.

Mer information
ATLAS experimentets hemsida för allmänheten (på engelska): Atlas.ch

CERNs hemsida med information för allmänheten (på eneglska).

– Sten Hellman (sten@fysik.su.se)

Share this post
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *