Run 3 van de Large Hadron Collider is gestart!

Credit: CMS/CERN.

Gisteren 5 juli, één dag na de herdenking dat precies tien jaar geleden de ontdekking van het Higgs boson werd bekendgemaakt, is de start begonnen van Run 3 van de Large Hadron Collider (LHC), ’s werelds grootste deeltjesversneller. Afgelopen vier jaar hebben alle wetenschappelijke activiteiten stil gelegen omdat de deeltjesversneller en alle daaraan verbonden apparatuur een grote opknapbeurt kregen. Hieronder zie je bijvoorbeeld wat er allemaal vernieuwd is aan ALICE, één van de grote detectoren verbonden aan de LHC

Credit: ALICE/CERN

In de LHC worden protonen met bijna de lichtsnelheid door de ringvormige deeltjesversneller geschoten, die een omtrek van 27 km heeft. Bij de ‘Long Shutdown 2’ is de energie van de bundels met protonen verhoogd van 13 naar 13,6 Tera elektronvolt (TeV) ^[1]Ter vergelijking: 1 TeV is een biljoen elektronvolt, pakweg de kinetische energie van een vliegende mug., o.a. door betere magneten. Niet alleen die energie is verhoogd, ook het aantal botsingen van de protonen bij één van de grote experimenten verbonden aan de LHC (met name de Compact Muon Solenoid (CMS) en de A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS)) wordt verhoogd. Vóór LS2 gingen er per seconde 110 miljard protonen door de bundels, gisteren zijn ze gestart met 120 miljard protonen en dat wordt verhoogd naar 180 miljard protonen. Bij circa iedere miljard botsingen wordt één Higgs boson geproduceerd, het deeltje (massa: 125,10 GeV/c²) dat via het Higgs mechanisme massa geeft aan elementaire deeltjes zoals quarks en elektronen. het Higgs boson (hierna: Higgs) is kortlevend, het valt na 10-²² seconde al uiteen in andere deeltjes (de ‘halfwaardetijd’ van Higgs is 0,16 zeptoseconde). In afbeelding hieronder zie je in de groene kaders de deeltjes waarvan tijdens LHC Run 2 de interacties tussen Higgs en andere deeltjes is waargenomen.

Credit: Gavin P. Salam, Lian-Tao Wang, Giulia Zanderighi

Je ziet dat het allemaal interacties zijn van Higgs met zware deeltjes, de W- en Z-bosonen van de zwakke wisselwerking en de zware deeltjes van de derde generatie, de top en bottom quarks en de tau elektronen. Voor de interactie van Higgs met muon elektronen zijn in 2020 twee detecties gedaan (na analyse van de Run 2 gegevens), dat kader is blauw aangegeven. Alle andere interacties moeten nog worden gedetecteerd, onder andere van Higgs met andere Higgs’. Dat laatste is erg interessant, want daarbij zal Higgs zich splitsen in twee of mogelijk drie nieuwe Higgs. Na LHC Run 3, die vier jaar zal duren, stoppen ze weer en krijgen we een LS3, die uiteindelijk moet leiden tot een High Luminosity LHC, die tien maal zoveel botsingen moet opleveren en wel in de periode 2029 tot 2040. Bron: Caltech + Francis Naukas.

Gerelateerde Astroblogs:

Zeldzaam verval van het Higgs boson zou kunnen wijzen op Nieuwe Natuurkunde LHC produceert het tt̅W-trio vaker dan het Standaard Model voorspelt Ook Belle II laat het zien: de lepton-universaliteit voldoet aan het standaardmodel