I Stor Hadron Collider (LHC) av CERN, 27 kilometer lang underjordisk tunnel, milliarder protoner de løper i to motsatte retninger presset av superledende magneter. De reiser til 99,9999991 % av lysets hastighetgjør over 11 tusen omdreininger per sekund. Når to protoner møtes, a kollisjon og kollisjonen gjenskaper forhold som ligner de i det opprinnelige universet. Disse eksperimentene gjorde det mulig å oppdage Higgs-bosonet, studere strukturen til protonet og sonde svært sjeldne fenomener. Og nå har CERN startet en lang nedleggelse å forbedre maskinen og innlede en ny æra av høyenergifysikk.
Sammenstøt mellom protoner: når energi blir til materie
Et proton er ikke et solid objekt, en ball: det er et dynamisk system av kvarker koblet av gluonersom bærer den sterke kraften. Under kollisjonen er det som virkelig kolliderer disse indre bestanddelene, ikke protonene som hele objekter. For å forstå hva som skjer, kan en parallell hjelpe oss. Hvis to lekebiler kolliderer i høy hastighet, får vi guder rester: deler av chassis, hjul, speil, fragmenter av materialene de var laget av. Nedslaget «knekker» det som allerede fantes i bilene før sammenstøtet.
Med i protoner med lysets hastighetI stedet skjer noe radikalt annet. Når de kolliderer, får du ikke bare bitene de er laget av (kvarker og gluoner). Energien til kollisjonen er så høy at den opprinnelige saken det forvandles til energi og denne ustabile energien det konverterer tilbake til ny masseog genererer partikler som ikke eksisterte før. Myoner, fotoner, elektroner, kvarker og noen ganger tunge bosoner som W, Z eller selve Higgs-bosonet skapes derfor. Det er som om to lekebiler kolliderte, og i stedet for å produsere bare fragmenter, ble nye gjenstander født fra energien fra sammenstøtet: en appelsin, en sykkel, en brødrister. I høyenergipartikkelfysikk «bryter ikke kollisjonen»: skaper ny materie. CERN-eksperimenter, som ATLAS og CMS, registrerer disse fragmentene med lagdelte detektorer, og rekonstruerer hendelsen som en tredimensjonal film.
Hvorfor det trengs så mange kollisjoner: partikkelfysikk
De fleste kollisjoner produserer vanlige prosesser, beskrevet av standardmodellen. Men noen fenomener er svært sjeldnefor eksempel produksjonen av Higgs Boson. Dette er grunnen til at CERN akkumuleres enorme mengder data. Flere kollisjoner betyr flere sjanser til å observere avvik, anomalier, signaler om nye partikler eller interaksjoner. Høyenergifysikk er en statistisk vitenskap: vi ser etter en nål i en høystakk med milliarder av hendelser. Hver kollisjon er derfor et vindu mot det uendelig lille. Å studere disse kollisjonene betyr å forstå lovene som styrer naturen, om nye partikler eksisterer og hvordan universet oppfører seg.
Hvorfor CERN-akseleratoren stopper
Etter år med aktivitet, i slutten av juni 2026 gikk CERN inn i Lang avstengningen lang planlagt nedleggelse der akseleratorens infrastruktur vil bli oppdatert. Arbeidet innebærer fjerning og utskifting av magneter og andre komponenter langs 1,2 kilometer av anlegget, samt en modernisering av detektorene. Målet er å transformere den nåværende maskinen tilHøylysende LHC (HL-LHC)en oppgradert versjon av Large Hadron Collider som kommer online i 2030 og vil kunne samle opptil ti ganger flere kollisjoner. Den større datamengden og økningen i presisjon vil tillate oss å utdype studiet av allerede kjente fenomener, slik som Higgs-bosonet, og å identifisere svært sjeldne prosesser eller mulige signaler fra fortsatt uutforsket fysikk.
