Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN) w Genewie ogłasza dziś gotowość Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) do ponownego uruchomienia. Po dwuletniej modernizacji, najpotężniejszy akcelerator na świecie umożliwi analizę zderzeń cząstek przy energii 13 TeV, niemal dwukrotnie większej niż do tej pory. Jak mówi RMF FM prof. Barbara Wosiek z IFJ PAN w Krakowie, pierwszych wstępnych wyników badań przy nowej energii można spodziewać się już latem.

Posłuchaj rozmowy Grzegorza Jasińskiego z prof. Barbarą Wosiek na temat uruchomienia zmodernizowanego LHC

Posłuchaj rozmowy Grzegorza Jasińskiego z prof. Barbarą Wosiek na temat badań plazmy kwarkowo-gluonowej

Wpuszczenie pierwszej wiązki planowane jest około 20 marca, po czym przez okres około 8 tygodni będą trwały prace nad wpuszczeniem drugiej wiązki i doprowadzeniem do zderzeń. Pierwszych zderzeń spodziewamy się w maju - mówi prof. Wosiek. Uruchomienie LHC nie jest sprawą rutynową, modernizacja była na tyle istotna, że mamy do czynienia właściwie z nowym akceleratorem. Zwiększenie energii o czynnik dwa, zwiększenie mocy akceleratora stawia nas w zupełnie nowych warunkach. Nie powtarzamy tego, co robiliśmy kilka lat temu, zespół CERN jest przygotowany do bardzo powolnego, bezpiecznego uruchomienia nowej maszyny - podkreśla Wosiek.

Profesor Barbara Wosiek podkreśla, że głębokiej modernizacji poddano także detektory. Badacze muszą przeanalizować ich pracę w nowym środowisku. Te konieczne etapy przygotowawcze sprawią, że pierwszych, wstępnych wyników można spodziewać się latem, ale na prawdziwe odkrycia trzeba będzie poczekać dłużej.

Badania w zmodernizowanym LHC potrwają do 2017 roku. Naukowcy liczą, że w tym czasie uda się uzyskać nowe informacje na temat odkrytego w 2012 roku bozonu Higgsa, ale także ciemnej materii czy antymaterii. Będą starali się też zweryfikować niektóre z przewidywań teoretycznych, choćby Supersymetrii, która ma tłumaczyć pewne zjawiska, które nie mieszczą się w przewidywaniach Modelu Standardowego.

Przez większość czasu pracy LHC obserwuje się w nim zderzenia wiązek protonów. Cztery tygodnie w roku przeznacza się jednak na zderzanie ciężkich jąder ołowiu, co umożliwia badania najbardziej egzotycznego stanu znanego współczesnej fizyce, plazmy kwarkowo-gluonowej. Prof. Barbara Wosiek koordynowała i zatwierdzała prace zespołu z Columbia University, zajmującego się analizą danych na ten temat, zebranych w detektorze ATLAS w 2011 roku. Wyniki tych badań zostały właśnie opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters". Modernizacja LHC umożliwi ich kontynuowanie przy wyższej energii zderzeń.

Tuż po uformowaniu się czasoprzestrzeni w Wielkim Wybuchu, Wszechświat wypełniała materia o niezwykłych cechach. Kwarki i gluony, dziś trwale uwięzione we wnętrzach protonów i neutronów, poruszały się swobodnie, tworząc jednorodną "zupę": to właśnie owa plazma kwarkowo-gluonowa. Ten wyjątkowy stan materii pojawia się w LHC w temperaturach liczonych w bilionach stopni. Jego badanie jest ogromnym wyzwaniem. Na szczęście detektory takie jak ATLAS potrafią rejestrować produkty rozpadów cząstek, które z plazmą kwarkowo-gluonową oddziaływały. Starannie analizując właściwości tych cząstek możemy wyciągać wnioski o cechach samej plazmy - mówi prof. Wosiek. Te badania będą kontynuowane w listopadzie.

Przy wszystkich projektach i eksperymentach przy LHC pracuje blisko 300 polskich naukowców i inżynierów między innymi z takich instytucji jak Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Politechnika Warszawska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Uniwersytet Jagielloński i Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie.