У експериментима на Великом хадронском сударачу, од научника се очекује да прикупе петабајте података
Касније ове деценије, научници ће почети дарадећи са модернизованим акцелератором за ЛХЦ високог осветљења (ХЛ-ЛХЦ). Судариће више протона највећег сјаја. Уз његову помоћ научници планирају да посматрају пет до седам пута (најмање) више судара него сада. Сада истраживачи стварају технологије за побољшање детектора како би се носили са повећаном осветљеношћу.
Која ажурирања очекивати?
Инжењери надограђују више системаексперимент ЦМС (Цомпацт Муон Соленоид), који је помогао у откривању Хигсовог бозона 2012, заједно са експериментом АТЛАС. Стотине људи са универзитета и лабораторија широм света дизајнирају, праве и инсталирају нове компоненте детектора. Ове технологије ће побољшати постојећи експеримент који је у функцији више од једне деценије.
Стручњаци унапређују шест кључних области:систем за праћење, детектор времена, окидач и систем за прикупљање података, као и крајњи калориметар и бачвасти калориметар и на крају мионски систем. ЦМС научници ће моћи прецизно да измере и боље реконструишу интеракције честица у детектору. Ово ће довести до новог разумевања структуре нашег Универзума.
трагач
ЦМС трацкер приказује путању честице кроз коју пролазимагнетно поље. Састоји се од две компоненте, унутрашњег детектора пиксела и екстерног детектора пропусног опсега, од којих су обе потпуно заменљиве. Тракер је унутрашње подручје које треба надоградити најближе месту судара ЛХЦ протона. Пошто ће ХЛ-ЛХЦ брже гурнути протоне заједно, путање честица ће почети да се брзо гомила.
ЦМС детектор је завршио неколико надоградњи током трогодишњег застоја како би се припремио за тренутни рад на ЛХЦ-у.
Заслуге и ауторска права: Семјуел Џозеф Херцог, ЦЕРН
Нови детектор пиксела је вишевисок степен детаља. Научницима су потребне веће брзине и виши нивои детаља како би заиста могли да открију сваку поједину честицу. У супротном, биће толико честица да ће научници само видети то место.
Сарадници ће додати осам дискова на предњу странуинтерни трацкер, проширујући покривеност детектора пиксела. Да би брзо обрадио податке, тим ће саставити и додати хиљаде малих модула у екстерни уређај за праћење. Они ће бити опремљени сензорима и чиповима интегрисаних кола специфичних за апликацију који ће одмах почети да филтрирају и смањују податке. Дакле, спољни трагач ће обрадити информације невероватном брзином - 40 милиона пута у секунди.
Детектор времена
Детектор времена смањује неред на путучестице, пружајући истраживачима информације о томе када је честица ушла у детектор. Користећи невиђену тачност мерења времена доласка честица, физичари ће моћи да разликују појединачне путање и да их реконструишу у 4Д.
Детектор времена има облик бурета са двазавршне капице, а његов херметички заптивач ће спречити губитак енергије и спречити прашину. Тим за модернизацију сада дизајнира и гради модуле, електронику и софтвер за привремени детектор.
Окидач и систем за прикупљање података
ЦМС детектор. Фото: Јулиан Кнутзен
ЦМС окидач бира потенцијално занимљивесудара и захвата релевантне податке, одбацујући „непотребне“ да би се одржала количина података којом се може управљати. Приликом покретања, један од нових окидача ће добити информације од надограђеног екстерног трагача. Користиће вештачку интелигенцију и машинско учење за прикупљање велике количине података који се очекују од судара на ЛХЦ-у.
Надоградња система за прикупљање података омогућиће тиму да брже прикупља податке како би одржао корак са повећаном учесталошћу судара на ЛХЦ-у.
Калориметри
ЦМС је опремљен цеви и крајакалориметри – детектори који мере енергију честица. Крај - у близини унутрашњих детектора и анализира токове честица од судара. Садашњи калориметар ће у потпуности бити замењен новим, веома детаљним. То је први те врсте који се користи у експерименту сударача.
Детектор ће имати побољшано време ипросторна резолуција. На овај начин, научници прецизно реконструишу многе произведене честице. Да би га изградили, запослени ће саставити десетине хиљада модула са малим силицијумским или сцинтилационим сензорима. Модули формирају стотине касета са интегрисаним колима и електроником. Подаци ће бити обрађени директно на детектору и пренети у систем за прикупљање података.
Тим такође унапређује део електромагнетног калориметра са цевима. Нови систем ће бити од користи за руковање повећаним протоком података.
Муонски систем
Прикупљање информација о мионима је кључноза ЦМС. Миони од судара честица могу да путују прилично далеко без интеракције. Због тога је слој детектора изван калориметара.
ЛХЦ тунел, сектор 3-4. Фотографија: Максимилијен Брис (ЦЕРН), ЦЦ БИ-СА 3.0, преко Викимедиа Цоммонс
Нови мионски систем биће опремљен модернизованимелектроника, боља временска резолуција и повећана способност детекције миона који излазе из зрака под ширим опсегом углова. Неколико нових електронских табли ће обрађивати и читати податке. Инжењери такође побољшавају фирмвер и софтвер који се користи за контролу електронике на плочама.
Сва ажурирања ће значајно проширити могућности ЦМС-а за откривање миона.
Шта је следеће?
Надоградња ЦМС детектора је другачијафазе, али се све на крају конвергира у једну тачку. Након година израде прототипа, научници креирају или купују делове, производе системске компоненте у разним америчким лабораторијама, тестирају их кроз експерименте, а затим их испоручују ЦЕРН-у на експериментисање. Научници ће инсталирати компоненте за надоградњу током трећег дугорочног затварања ЛХЦ-а, заказаног за 2026-2028.
Након лансирања ХЛ-ЛХЦ-а, повећан је обим податакапомоћи ће истраживачима у потрази за ретким физичким процесима и даљем проучавању Хигсовог бозона. Научници верују да „божја честица” обезбеђује механизам којим све остале честице добијају своју масу. Међутим, научници још морају много да науче о Универзуму проучавајући познати бозон са већом прецизношћу.
На крају крајева, Хигсов бозон је такавфундаментална честица да само њено откривање није довољно. Научници треба да имају много додатних информација да би проучили сва његова својства и направили искорак.
Опширније:
Древни Викинзи су патили од опасне болести. Узрокује га паразит из Африке
Биљка на Марсу производи кисеоник брзином просечног дрвета
Физичари су охладили атоме да би забележили температуре. Они су милијарду пута хладнији од свемира.
Насловна фотографија: Видсплаи ин Абстрацт