NSF, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki parçacık dedektörlerinin yüksek parlaklık iyileştirmeleri için 153 milyon dolar ödül verdi
Ulusal Bilim Vakfı bugün, Columbia Üniversitesi ve Cornell Üniversitesi'ne, iki parçacık dedektörünün yüksek parlaklık yükseltmelerinin inşası için beş yıl içinde toplam 153 milyon dolar ödül verdi. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC). Yükseltmeler, ATLAS (Toroidal LHC Aparatı) ve CMS (Kompakt Muon Solenoid) dedektörlerinin daha yüksek yoğunlukta çalışmasını sağlayacak.
CERN'de (Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü) bulunan LHC, dünyadaki en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcıdır. LHC'deki bilimsel araştırmalar, evreni oluşturan kuvvetlerin ve temel parçacıkların temel özelliklerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bunu, 17 millik bir halka boyunca enerjik proton ışınlarını çarpıştırarak ve ortaya çıkan enkazı, her biri binlerce ton alet ve makineden oluşan son derece karmaşık dedektörlerle inceleyerek yapıyor. NSF, ATLAS ve CMS dedektörlerinin parçalarının yapımı için ilk kez fon sağladığı 1997 yılından bu yana LHC'yi desteklemektedir.
2012 yılında, ATLAS ve CMS'deki araştırmacılar, temel parçacık fiziğinin Standart Modelinin son bileşeni olan Higgs bozonu olarak bilinen, uzun süredir teorileştirilen ancak daha önce tespit edilmemiş bir parçacığı ortaklaşa keşfettiler. Higgs mekanizması temel parçacıkların nasıl kütle kazandığını açıklıyor. Bu çığır açan keşfin duyurulması, ödülün verilmesine yol açtı. 2013 Nobel Fizik Ödülü ve Higgs bozonunun diğer temel parçacıklarla nasıl etkileşime girdiğini incelemenin heyecan verici yeni olasılığını ateşledi ve potansiyel olarak tamamen yeni fiziksel olguları ortaya çıkardı. Bu tür çalışmaları yürütmek için LHC'nin şu anda mümkün olandan çok daha fazla sayıda Higgs bozonu üretmesi gerekecek.
Bu amaçla CERN bir öncülük yapıyor. büyük uluslararası çaba LHC'nin çarpışan proton ışınlarının parlaklığını veya yoğunluğunu 2012 seviyesine kıyasla yaklaşık 10 kat artırmak için 45 finansman kuruluşunun dahil edilmesi (LHC'nin mevcut parlaklığına göre dört kat artış). NSF tarafından finanse edilen ATLAS ve CMS'ye yapılan yükseltmeler, dedektörlerin bu daha yüksek yoğunlukta çalışma yeteneklerini artıracak. “Bu yükseltmeler çeşitli iyileştirmeler getirecek: Dedektörlerin üretilecek yüksek radyasyon seviyelerine karşı toleransını artıracak, üretilecek veri akışından bu nadir ve bilimsel açıdan ilginç olayları tanımlama yeteneklerini artıracak ve oranı artıracak. ATLAS ve CMS operasyonlarını ve yükseltme projesini denetleyen NSF program görevlisi Mark Coles, bu ilginç veri alt kümesinin kaydedildiği yer olduğunu açıkladı.
Yükseltilmiş ATLAS ve CMS dedektörleri kullanılarak yüksek parlaklıkta çalışma ve veri toplamanın 2027'de başlaması ve 10 yıl boyunca devam etmesi bekleniyor. Bu, LHC operasyonu tarafından 2024'e kadar toplanan toplam verinin 10 katından daha fazla miktarda veri üretecek. Veriler, parçacık fiziğinin Standart Modelinin hassas testlerine olanak sağlayacak.
Bu tür araştırmalar, karanlık maddenin doğası gibi Standart Modelin ötesindeki olaylara dair içgörüleri ortaya çıkarabilir. NSF'nin Matematik ve Fizik Bilimleri Direktör Yardımcısı Anne Kinney, “Ulusal Bilim Vakfı, yüksek enerji fiziğinin en ileri teknolojilerindeki araştırmaları destekleme konusunda zengin bir mirasa sahiptir” dedi. “Bu yükseltmeler, evrenimizi oluşturan en temel birimlere ilişkin anlayışımızı genişletmeyi vaat eden yeni deneyleri mümkün kılacak.”
NSF ve ABD Enerji Bakanlığı, yirmi yılı aşkın bir süredir ABD LHC programında ortaktır ve bu ortaklığı ABD Yüksek Parlaklıklı LHC Yükseltme Programında sürdürmektedir. Toplamda yedi ulusal laboratuvar ve 98 ABD üniversitesi (bunlardan 51'i tamamen veya kısmen NSF tarafından destekleniyor) yükseltmelere katılıyor. NSF aynı zamanda yükseltme projesi kapsamında yüzlerce lisans ve lise öğrencisinin uygulamalı katılımı da dahil olmak üzere öğrenci eğitim fırsatlarını da destekleyecek. LHC 2027 ve sonrasında yüksek parlaklık operasyonuna geçerken, ABD'li araştırmacılar dünyanın dört bir yanından ATLAS ve CMS bilimsel işbirliklerine katılan binlerce araştırmacı arasında kritik bir rol oynamaya devam edecek.