LHC snart i gang igjen

Partikkelakseleratoren Large Hadron Collider er snart i gang igjen etter fjorårets heliumlekkasje. Reparasjonene har kostet over 220 millioner kroner.

"Partikkelakseleratoren LHC ligger på grensen mellom Frankrike og Sveits og målet med eksperimentet er å gjenskape forholdene som fantes rett etter universets begynnelse. (Foto: CERN)"
"Partikkelakseleratoren LHC ligger på grensen mellom Frankrike og Sveits og målet med eksperimentet er å gjenskape forholdene som fantes rett etter universets begynnelse. (Foto: CERN)"

Energien i LHC:

Den totale energien i hver protonstråle i LHC tilsvarer et hurtigtog på 400 tonn som suser av gårde i 150 kilometer i timen.

Bare en veldig liten del av denne energien frigis hver gang to partikler i strålen kolliderer - noe tilsvarende et titalls mygg som flyr i luften.

Du frigir faktisk mye mer energi hver gang du smeller håndflatene sammen for å drepe én av de små blodsugerne.

Poenget er at energien er konsentrert på et ekstremt lite område, på subatomær skala - rundt en million million ganger mindre enn en mygg.

Et tankeksperiment: Hva om du fikk en syltynn nål festet til den ene håndflaten før du klasket i hjel myggen? Sannsynligvis ville du redusere kraften i klasket betraktelig, og myggen ville slippe fri.

Så mye energi på så små partikler skaper kollisjoner hvor partiklene blir presset ekstremt tett sammen.

Partiklene kommer opp i en fart som er 0,999999991 ganger lysets hastighet, men fysikerne er egentlig ikke mest opptatt av farten.

Mens ingenting kan reise raskere enn lyset, finnes det nemlig ingen grense for hvor mye energi en partikkel kan få.

I det en partikkel nærmer seg lyshastigheten skal det stadig mer energi til for å øke hastigheten. Partikkelfysikere tenker derfor mer på partikkelens energi.

Hver protonstråle som fyker rundt LHC vil ha en energi på 7 TeV (teraelektronvolt), så når to protoner smeller sammen vil kollisjonsenergien være på 14 TeV.

I dagligdagse termer er ikke dette spesielt mye. Én TeV tilsvarer omtrent bevegelsesenergien til én flyvende mygg.

Partiklene som utgjør kosmisk stråling kan for eksempel ha en energi på flere millioner TeV, og det er gjort noen observasjoner som tyder på kosmisk stråling med energi på flere hundre millioner TeV.

 

Det gigantiske anlegget har vært stengt siden slutten av september i fjor, da en feil ved en av magnetene gjorde at et tonn flytende helium lakk ut i maskineriet.

Kokende helium

Feilen skyldtes en såkalt ”quench” i magneten, som gjorde at den ikke lenger var superledende, noe som førte til en ekstrem temperaturøkning. Det gjorde at heliumet begynte å koke og rørsystemene sprakk.

"Etter omfattende reparasjoner er planen at LHC skal startes opp igjen i andre halvdel av november. (Foto: CERN)"
"Etter omfattende reparasjoner er planen at LHC skal startes opp igjen i andre halvdel av november. (Foto: CERN)"

Magnetene må være superledende for at de skal kunne lede strøm med minimal varmeutvikling og lite energitap.

Nå er store mengder nye ”quench”-detektorer kjøpt inn og installert for å forhindre at det samme skal skje igjen.

For å få magnetene i akseleratoren til å bli superledende igjen har de måttet kjøle ned anlegget til nesten det absolutte nullpunkt.

Forrige helg ble de siste sektorene kjølt ned til 271 minusgrader, eller 1,9 grader kelvin, og hele anlegget er nå nede i den riktige temperaturen.

Det gjør Large Hadron Collider til et av de kaldeste stedene i hele universet.

Enorme sensorer

Siden fjorårets ulykke har forskerne jobbet på spreng med justeringer av det enorme forskningsanlegget.

Rolf Dieter-Heuer, generaldirektøren for CERN, prøvde å illustrere hvor vanskelige slike justeringer er da han besøkte Oslo tidligere i år.

- Forestill deg partiklene som skytes gjennom LHC-tunnelen. De registreres av to sensorer som måler 20 meter hver vei, altså 8 000 kubikkmeter.

"Rolf Dieter-Heuer minner om at det å reparere verdens største partikkelakselerator er en komplisert affære. (Foto: Bjørnar Kjensli)"
"Rolf Dieter-Heuer minner om at det å reparere verdens største partikkelakselerator er en komplisert affære. (Foto: Bjørnar Kjensli)"

- Partikkelen skal gå over sensorene i en helt rett linje, men hvis vi oppdager at linjen ikke er helt rett, må vi flytte sensoren en hårstråbredde til den ene siden. Det sier seg selv at slike justeringer ikke blir ferdige i løpet av en dag.

Setter i gang i november

Forskerne håper de skal få til den første partikkelstrømmen gjennom den 27 kilometer lange tunnelen i løpet av november, men før de setter i gang med å lete etter den mystiske Higgs-partikkelen, som i teorien er den som gir andre partikler ulik masse, skal de prøve å gjenta tidligere forsøk.

- Vi starter med å prøve å identifisere reaksjoner som vi har sett i andre forsøk og i teoretisk arbeid. Vi må klare å reprodusere det vi allerede har fått til for at vi skal kunne hevde at vi har funnet noe nytt, sier Dieter-Heuer til forskning.no.

 Her kan du se en video fra CERNTV som forklarer hva eksperimentene ved LHC går ut på:

Powered by Labrador CMS