大型强子对撞机拟于2021年重启


欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机(LHC)目前处于长期关闭状态,正在进行大规模升级。许多科学家都热切盼望“国王”早日归来。据欧洲核子研究中心官方网站最近报道,该机构管理层12日向董事会提交的新时间表显示,LHC将于2021年5月重启,并将运行至2024年底。新一轮升级将于2025年推出,直到2027年“高亮度LHC”亮相。

LHC是人类建造的最大的粒子对撞机。2012年希格斯玻色子被称为“上帝粒子”的发现在世界上引起了轰动。在接下来的几年里,LHC不断推动粒子物理学的发展:超圆周仪器实验(ATLAS)和紧凑缪斯环实验(CMS)使科学家们能够更好地理解希格斯玻色子的性质;大型强子对撞机底部夸克实验(LHCb)首次观察到五夸克态、双chargeonium态和charm夸克态的电荷宇称破坏。大型离子对撞机实验(ALICE)揭示了在核物质中从未观察到的现象。

但是LHC的能量和野心不止于此。为了最大限度地发挥其潜力,欧洲核子研究中心决定对其进行升级。当地时间2018年12月3日,LHC二期运行完成,进入第二长停堆阶段。升级计划的安装和调试已经开始。在过去的一年里,科学家和工程师们一直在加紧升级加速器设施和重大实验,为LHC运行的第三阶段和后继的“高亮度LHC”的到来做准备。所有机器和基础设施都将升级:整个粒子加速器链将完全翻新;正在安装大量新设备。ALICE、ATLAS、CMS和LHCb的许多实验组件也将被替换。

据悉,此次升级后,LHC将“焕然一新”。质子束的碰撞能量将从13TeV跳跃到14TeV,碰撞能力也将得到提高。

在第三阶段运行后,LHC将从2025年开始进入第三个长停堆阶段。届时,工程师们将为“高亮度LHC”安装必要的设备,为其2027年底的首次亮相做准备。

后继的“高亮度LHC”将比LHC产生更多的碰撞,整个操作期间累积的数据量预计将超过LHC的10倍。因此,这种前所未有的大型设备有望观察到极其罕见的物理现象,并大大提高测量精度。为了充分利用“高亮度LHC”提供的海量数据,LHC的四个实验也启动了雄心勃勃的探测器升级计划。

(科技日报作者:刘霞)