Μια «εγχείρηση ανοικτής καρδιάς» στον επιταχυντή του CERN. Huge Large Hadron Collider experiment gets 'heart transplant'

Replacing the CMS's pixel detector should help scientists search for signs of new physics. Credit: CERN

Με «εγχείρηση ανοικτής καρδιάς» παρομοίασαν οι υπεύθυνοι του CERN την αναβάθμιση που έκαναν στο πείραμα CMS (Compact Muon Solenoid), ένα από τα τέσσερα πειράματα μεγάλα που διεξάγονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Στο πλαίσιο της αναβάθμισης, αντικατέστησαν τον ανιχνευτή pixels του CMS, δηλαδή την κάμερα που αναλαμβάνει να αποτυπώσει τις τροχιές σωματιδίων που κινούνται με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Στη μήκους 27 χιλιομέτρων σήραγγα του LHC, συγκρούονται με τεράστιες ενέργειες δέσμες σωματιδίων, με σκοπό οι επιστήμονες να μελετήσουν τα «θραύσματα» που προκύπτουν. Έτσι, ελπίζουν πως μέσα στα «θραύσματα» θα ανακαλύψουν νέα σωματίδια ή ενδείξεις νέων φυσικών θεωριών που πηγαίνουν πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή το μοντέλο που εξηγεί τα γνωστά έως σήμερα «συστατικά» της ύλης και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα.

Μέσω του επιταχυντή διεξάγονται τέσσερα μεγάλα πειράματα (ALICE, ATLAS, CMS και LHCb), με διαφορετικούς ανιχνευτές που ανιχνεύουν τα αποτελέσματα των συγκρούσεων. Επομένως, ο ανιχνευτής pixels αποτελεί την «καρδιά» του CMS, έχοντας σχεδιαστεί για να αναπαράγει τις τροχιές των σωματιδίων που προκύπτουν από τις συγκρούσεις των δεσμών.

The structure of CMS has been pulled apart to allow access to its "heart". Credit: MAXIMILIEN BRICE / CERN

Η νέα «καρδιά» του πειράματα μπορεί να αποτυπώνει περίπου 120 εκατομμύρια pixel, με ταχύτητα 40 εκατομμυρίων καρέ το δευτερόλεπτο. Αντίθετα, το εξάρτημα που αντικατέστησε είχε σχεδόν τη μισή ευαισθησία.

«Είναι σαν να αντικαταστήσαμε μία κάμερα 66 megapixel με έναν αισθητήρα 24 megapixel», όπως χαρακτηριστικά ανέφερε στο BBC ο Πολ Ρίνκον, τεχνικός συντονιστής του πειράματος CMS.

The complexity of the operation means it has been taking place in stages. Credit: MAXIMILIEN BRICE / CERN

Με το νέο εξάρτημα, οι επιστήμονες ελπίζουν πως το πείραμα θα μπορέσει να ανιχνεύσει άγνωστα μέχρι στιγμής σωματίδια, βοηθώντας τους έτσι να λύσουν μερικά από τα πιο… επίμονα μυστήρια του σύμπαντος, όπως η φύση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης.

Η «εγχείρηση ανοικτής καρδιάς» ξεκίνησε τα Χριστούγεννα, όταν ο επιταχυντής είχε τεθεί εκτός λειτουργίας, ενώ η ολοκλήρωση της εγκατάστασης του νέου εξαρτήματος έγινε στις 28 Φεβρουαρίου. Οι τελευταίες τεχνικές παρεμβάσεις πραγματοποιήθηκαν στις 2 Μαρτίου.

Η αναβάθμιση γίνεται ενώ ο LHC έχει μπει σε «αχαρτογράφητα νερά» για την πειραματική φυσική, μετά το ρεκόρ ενέργειας που πέτυχε το 2015. Έτσι, διασφαλίζει ακόμη περισσότερο πως οι επιστήμονες θα ανιχνεύσουν τα ίχνη κάποιας νέας φυσικής θεωρίας που ίσως προκύψουν από τις πρωτόγνωρα ισχυρές συγκρούσεις. Εξάλλου, αυτά τα ίχνη μπορεί να είναι απειροελάχιστες αποκλίσεις των πειραματικών δεδομένων από τις θεωρητικές προβλέψεις.

Πηγές: naftemporiki.gr – www.bbc.com