Az első két hónap 7 TeV-en

June 15, 2010

Az izgalmakat sem nélkülöző élő közvetítésünk miatt sokak számára emlékezetes lehet, hogy 2010. március 30-án mérföldkőhöz érkeztek a CERN-ben: megtörténtek az első 7 TeV-es proton-proton-ütköztetések az LHC-ben. A 3,5 TeV-es nyalábok ütközéseivel hivatalosan is megkezdődött az LHC új fizikai programja. A 7 TeV-es ütközési energia felfedező potenciált rejt, mert körülbelül 3-szor nagyobb, mint a korábbi, részecskegyorsítóban elért ütközési energiák.

Az új felfedezésekhez azonban a luminozitás növelése is szükséges. A luminozitás gyakorlatilag az ütköztetett nyalábok “fényességét” jelenti; értéke azt mutatja meg, hány részecske halad át a nyalábok találkozásakor egységnyi keresztmetszeten, egységnyi idő alatt. Ez függ a körfrekvenciától, azaz attól, hányszor mennek körbe a nyalábok részecskecsomagjai egységnyi idő (itt 1 s) alatt, a két nyalábban lévő részecskék számától és az átfedő felület nagyságától (négyzetcentiméterben). Nagyobb luminozitás tehát több proton-proton-ütközést jelent. A luminozitás növelésének egyik módja a nyalábokban haladó részecskecsomagok számának, azaz a nyaláb intenzitásának növelése. A másik a nyalábok felületének csökkentése, azaz a nyalábok erősebb fókuszálása.

A következő nagy lépés 2010. április 19-én történt: 10-szeres növekedést értek el a luminozitásban. Ez azt jelenti, hogy körülbelül 10-szer annyi ütközési esemény történt egy adott időszakban a detektorokban, mint korábban. A luminozitás növekedését két, párhuzamosan végrehajtott előrelépés tette lehetővé. Egyrészt mindkét nyalábban jelentősen növelték a protonok számát. Másrészt a találkozási pontokon a nyalábcsomagok közötti távolságokat „összenyomták” (ezeket részletesebben lásd korábbi bejegyzésünkben).

Jelenleg a nyalábcsomagok 2 méterenként követik egymást. A végső cél az, hogy ez az érték 0,55 méter legyen. Ezzel párhuzamosan sikerült növelni a nyalábok fókuszáltságát is: jelenleg a nyaláb 45 mikrométer átmérőjű az ütközési (interakciós) pontban, ami az emberi hajszál átmérőjének körülbelül a negyede. A fenti kondíciókkal körülbelül egy hónapig futott az LHC, és a kísérleteke mindegyike jelentős mennyiségű adatot rögzített.

Május elején munkaértekezletet tartottak a CERN-ben, amelynek előadásai itt érhetők el:
http://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=92525

A következő nagy lépés a május 22-ei hétvégén következett, amikor mindkét nyalábban 13-ra emelték a protoncsomagok (bunch-ok) számát. A 2010. március 30-ai ütközések még olyan nyalábokkal történtek, amelyek csak egy-egy protoncsomagot tartalmaztak, majd ezt 3-ra növelték. A végső cél 2808 csomag, amihez még hosszú út vezet.

A 13 csomagos nyalábokkal mindenesetre sikerült elérni egy új luminozitási rekordot, amely 2×10^29 cm^-2 sec^-1. Az induláskor, március 30-án ez 10^27 cm^-2 sec^-1 volt, a 2010-es cél pedig a 10^32 cm^-2 sec^-1 elérése, a végső cél pedig a 10^34 cm^-2 sec^-1.

Mindezek miatt a kb. 90%-os kihasználtsággal működő detektorkomplexumok hatalmas mennyiségű adatot gyűjthettek be. Körülbelül egymilliárd ütközést rögzítettek kísérletenként, és küldtek analízisre az LHC GRID-en keresztül.

Az eddigi adatok alapján a részecskefizika Standard Modelljének megerősítése, a korábban megfigyelt részecskék újrafelfedezése, újbóli – csak a korábbiaknál sokkal rövidebb idő alatt történő – megfigyelése jól halad. A kísérleti kollaborációk már több mint 10 tudományos közleményt közöltek, illetve küldtek be.

Forrás: http://user.web.cern.ch/user/news/2010/100602.html

Advertisements