Detektoren som kalles «ATLAS», slik den så ut i februar 2007.
Foto: Sindre Skrede
Partikkelakseleratoren LHC (engelsk: Large Hadron Collider; tysk: Großer Hadronen-Speicherring; fransk: Grand collisionneur de hadrons) er verdens største partikkelakselerator. Den er en del av CERN, på den fransk-sveitsiske grensen nær Genève. LHC er en sirkulær akselerator som brukes til å akselerere både protoner (for partikkelfysikk) og blykjerner (for tungionefysikk). Den var designet for proton-proton kollisjoner med en massesenterenergi på 14 TeV. Høyeste energi som er oppnådd er 8 TeV.
Begrepet hadron refererer til partikler som er bygget opp av kvarker.
Tidslinje
LHC skulle etter planen settes i drift 26. november2007, men åpningen ble utsatt til 10. september 2008.
Den 19. september 2008 ble prosjektet satt på vent, på grunn av en alvorlig feil. Å reparere følgende skader, pluss å oppgradere sikkerheten tok ett år, men fra og med midten av november 2009 så var prosjektet i gang igjen.
30. mars 2010 kolliderte to stråler med massesenterenergi 7 TeV, og markerte dermed starten på LHC-forskningen. Dette var rekord med hensyn til energimengde relatert til partikkelkollisjon.
Formål
Fysikere håper at LHC kommer til å bidra til oppklaring av fundamentale spørsmål innen fysikk, blant annet:
Finnes det supersymmetri nær den elektrosvake skalaen?
Finnes det nye vektorbosoner?
Finnes det ekstra dimensjoner, slik forutsett av diverse modeller innen strengteori, og kan de påvises?
Beskrivelse av virkemåte
For å akselerere partiklene opp til hastigheter tett oppunder lysets hastighet, sendes partiklene gjennom rør i en 27 kilometer lang tunnel, som opprinnelig ble bygget for et annet eksperiment på 1980-tallet. Man lager to partikkelstrømmer som hver går i egne rør, motsatt vei. Inne i tunnelen blir partiklene ledet rett vei av magneter. De magnetiske kreftene må være nøyaktig avstemt slik at de avbøyer de ladde partiklene akkurat så mye som avbøyningen i røret tilsier. Når partiklene har nådd sin høyeste hastighet, regner man med at de vil gå 11000 runder i tunnelen pr. sekund, og når dette er oppnådd vil man så bringe partikkelstrålene til å kollidere inne i detektorene, hvor den største av disse detektorene er ATLAS, som vist på bildet.
Deteksjon av partikkelkollisjon
ATLAS består blant annet av åtte kraftige elektromagneter som skaper et magnetfelt som holder partikkelstrålene på plass inne i det vesle metallrøret hvor selve kollisjonen finner sted. Magnetfeltet i de 8 langsgående ytre ringkjernespolene har en feltstyrke på 4 Tesla (T), mens den indre elektromagneten er på 2 T. Til sammenligning er jordens magnetfelt på ca. 0,00005 Tesla. For å oppnå den høye feltstyrken benyttes superledere, noe som betyr at spolene må kjøles ned til –269 °C ved hjelp av flytende helium[trenger referanse].
Inni magnetene og rundt magnetfeltet er det plater i metall koblet til elektriske kretser som vil detektere partikler som passerer, eller fange dem opp og registrere hvordan de oppfører seg. For eksempel vil noen partikler dele seg opp i mindre biter, og ved å plassere kollisjonene inne i et sterkt magnetfelt, kan man utnytte den magnetiske kraftens påvirkning på visse partikler. Når en ladd partikkel blir plassert i et magnetfelt og gitt en hastighet inne i feltet, vil den magnetiske kraften virke på partikkelen og bøye den av – ved å måle radien i sirkelen partikkelens bane danner, kan man regne seg frem til hvor stor masse partikkelen må ha – og dermed kan man finne ut hvilket stoff eller hvilken partikkel man har med å gjøre. Om massen og radien ikke stemmer med noe man kjenner fra før, har man kanskje oppdaget en helt ny partikkel. Mange[trenger referanse] partikler er funnet i CERNs laboratorier nettopp ut fra denne sammenhengen.
