강입자 충돌기

Large Hadron Collider
"LHC"는 여기로 리디렉션됩니다.기타 용도는 LHC(동음이의)를 참조하십시오.
대형 강입자 충돌기(LHC)
LHC단지의 배치도
일반속성
액셀러레이터형싱크로트론
보형양성자, 중이온
대상종류충돌기
보속성
최대 에너지빔당 6.8 TeV (13.6 TeV 충돌 에너지)
최대 광도1x10/(cm⋅s)
물리적 특성
둘레26,659 미터
(16.565 마일)
위치스위스 제네바 근처; 프랑스와 스위스의 국경을 넘어.주로 프랑스에서.
좌표46°14'06°N 06°02'42″E/46.23500°N 6.04500°E/ 46.23500; 6.04500
기관.CERN
조업일자2010년 ~ 현재
앞에대형 전자-양전자 충돌기
강입자 충돌기
(LHC)
LHC 실험 및 전가속기 계획
LHC 실험
아틀라스Toroidal LHC 장치
CMS콤팩트 무온 솔레노이드
LHCbLHC뷰티
앨리스야.대형 이온 충돌기 실험
토템총단면, 탄성산란 및 회절해리
LHCfLHC 앞으로
모달LHC의 모노폴 및 엑소틱스 검출기
더 빠른전진 검색 실험
SND산란 및 중성미자 검출기
LHC 전가속기
p와 pb양성자(Linac 4) 및 납(Linac 3)용 선형 가속기
(표시 안 함)양성자 싱크로트론 부스터
PS양성자 싱크로트론
SPS슈퍼 양성자 싱크로트론
CERN 콤플렉스
현재의 입자 및 핵시설
LHC양성자 및 중이온 가속
레이르이온 가속
SPS양성자와 이온을 가속합니다.
PSB양성자 가속
PS양성자 또는 이온을 가속합니다.
리낙 3LEIR에 중이온 주입
리낙4이온 가속
AD반양성자를 감속시킵니다.
엘레나반양성자를 감속시킵니다.
아이솔데방사성 이온 빔을 생성합니다.
메디시스의료용 동위원소 생산

LHC(Large Hadron Collider)는 세계에서 가장 크고 에너지가 높은 입자 [1][2]충돌기입니다.유럽원자력연구기구(CERN)가 1998년부터 2008년까지 100여 [3]개국뿐만 아니라 1만 명 이상의 과학자와 수백 개의 대학 및 실험실과 협력하여 만들었습니다.그것은 제네바 근처의 프랑스-스위스 국경 아래에 있는 175미터 깊이의 둘레 27킬로미터의 터널 안에 놓여 있습니다.

첫 번째 충돌은 빔당 3.5 테라 전자볼트(TeV)의 에너지로 2010년에 이루어졌는데, 이는 이전 세계 [4][5]기록의 약 4배에 달합니다.LHC에서 힉스 보손의 발견은 2012년에 발표되었습니다.2013년과 2015년 사이에 LHC는 폐쇄되고 업그레이드되었으며, 업그레이드 후 빔당 6.8 TeV(총 [6][7][8][9]충돌 에너지 13.6 TeV)에 달했습니다.2018년 말 추가 업그레이드를 위해 3년간 운영을 중단했습니다.

충돌기에는 가속된 입자가 충돌하는 네 개의 교차점이 있습니다.교차점 주변에는 각각 다른 현상을 감지하도록 설계된 9개의 [10]검출기가 배치되어 있습니다.LHC는 주로 양성자 빔을 충돌시키지만, 중이온 빔을 가속시킬 수도 있습니다. 납-납 충돌과 양성자-납 충돌은 일반적으로 1년에 한 달 동안 수행됩니다.

LHC의 목표는 물리학자들이 힉스 [11]보손의 특성을 측정하는 것,[12] 초대칭 이론에 의해 예측된 새로운 입자군을 찾는 것, 그리고 입자 물리학의 다른 해결되지 않은 질문들을 포함하여 입자 물리학의 다양한 이론들의 예측을 시험할 수 있도록 하는 것입니다.

배경

강입자라는 용어는 강한 힘(원자와 분자가 [13]전자기력에 의해 결합되는 방식과 유사한)에 의해 결합된 쿼크로 구성된 아원자 복합체 입자를 말합니다.가장 잘 알려진 강입자는 양성자와 중성자와 같은 중입자입니다. 강입자는 1940년대 후반과 1950년대 [14]초 우주선 실험에서 발견된 파이온과 카온과 같은 중간자도 포함합니다.

충돌기(collider)는 입자 가속기의 한 종류로, 서로 반대되는 두 개의 입자 빔을 함께 모아서 입자가 충돌하도록 합니다.입자 물리학에서 충돌기는 구성하기는 어렵지만 고정된 목표 설정보다 훨씬 높은 질량 에너지 중심에 도달하기 때문에 강력한 연구 도구입니다.[1] 이러한 충돌의 부산물에 대한 분석은 과학자들에게 아원자 세계의 구조와 그것을 지배하는 자연의 법칙에 대한 좋은 증거를 제공합니다.이러한 부산물의 대부분은 고에너지 충돌에 의해서만 생성되며, 매우 짧은 시간 후에 붕괴됩니다.따라서 많은 학생들이 다른 [15]방법으로 공부하는 것은 어렵거나 거의 불가능합니다.

목적

많은 물리학자들은 대형 강입자 충돌기가 기본 물체 사이의 상호작용과 힘을 지배하는 기본 법칙, 공간과 시간의 깊은 구조, 특히 양자역학과 일반 상대성 [16]이론 사이의 상호관계에 관한 물리학의 몇 가지 근본적인 열린 질문에 답하는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.

또한 고에너지 입자 실험을 통해 현재 과학적 모델의 어떤 버전이 더 정확한지를 제시할 수 있는 데이터가 필요합니다. 특히 표준 모델과 힉스리스 모델 중 하나를 선택하고 예측을 검증하고 추가적인 이론적 발전을 가능케 합니다.

LHC 충돌에 의해 탐색된 문제는 [17][18]다음과 같습니다.

고에너지 입자 충돌을 이용하여 탐구할 수 있는 기타 공개 질문:

  • 전자기력과 약한 핵력은 전자약력이라고 불리는 하나의 힘의 다른 표현으로 이미 알려져 있습니다.LHC는 다양한 대통일 이론에 의해 예측되는 것처럼, 전기약력과 강한 핵력이 유사하게 하나의 보편적 통일력의 다른 표현에 불과한지를 명확하게 할 수 있습니다.
  • 왜 네 번째 기본력(중력)은 다른 세 기본력보다 크기가 몇 배나 더 약합니까?계층 문제도 참조하십시오.
  • 표준 모델 내에 이미 존재하는 것 외에 쿼크 맛 혼합의 추가 소스가 있습니까?
  • 왜 물질과 반물질 사이의 대칭성에 명백한 위반이 있습니까?CP 위반도 참조.
  • 쿼크-글루온 플라스마의 성질과 성질은 무엇이며, 초기 우주와 오늘날 어떤 작고 이상한 천체에 존재했다고 생각되나요?이는 주로 ALICE에서뿐만 아니라 CMS, ATLAS 및 LHCb에서도 중이온 충돌에 의해 조사될 것입니다.2010년에 처음으로 관찰된 연구 결과는 2012년에 발표된 것으로 중이온 [27][28][29]충돌에서 제트 퀀칭 현상을 확인했습니다.

설계.

충돌기는 원형 터널 안에 들어 있으며, 둘레는 26.7km(16.6mi)이며 지하 50~175m 깊이입니다.깊이의 변화는 유라 산맥 아래에 있는 터널의 양을 줄이기 위해 의도적으로 이루어졌습니다.터널은 지표면의 값비싼 땅을 구입할 필요가 없고 지각이 [30]제공하는 배경 복사에 대한 차폐 기능을 이용하기 위해 선택되었습니다.

CERN의 대형 강입자 충돌기 지도

1983년에서 1988년 사이에 건설된 3.8 미터(12 피트) 폭의 콘크리트 라이닝 터널은 이전에 대형 전자-양전자 [31]충돌기를 수용하는 데 사용되었습니다.터널은 스위스와 프랑스 사이의 국경을 네 지점에서 가로지르며, 대부분은 프랑스에 있습니다.표면 건물에는 압축기, 환기 장치, 제어 전자 장치 및 냉동 공장과 같은 보조 장비가 보관되어 있습니다.

초전도 4중극 전자석은 빔을 가속 양성자 사이의 상호작용이 일어나는 4개의 교차점으로 유도하는 데 사용됩니다.

충돌기 터널은 링 주위에서 반대 방향으로 이동하는 빔을 각각 포함하는 두 개의 인접한 평행 빔 라인(또는 빔 파이프)을 포함합니다.보들은 입자 충돌이 일어나는 링 주위의 네 지점에서 교차합니다.약 1,232개의 쌍극자 자석은 빔을 원형 경로(이미지 참조[32])에 유지하고, 추가로 392개의 4극 자석은 빔의 초점을 유지하기 위해 사용되며, 두 빔이 교차하는 지점에서 상호작용할 가능성을 최대화하기 위해 더 강력한 4극 자석이 교차점 근처에 있습니다.다극 차수가 높은 자석은 장 기하학에서 작은 불완전성을 수정하는 데 사용됩니다.총 약 10,000개의 초전도 자석이 설치되어 있으며, 다이폴 자석의 질량은 27톤 [33]이상입니다.구리 재질의 니오븀 티타늄으로 만든 자석을 작동 온도 1.9K(-271.25°C)에서 유지하려면 약 96톤의 초유동 헬륨-4가 필요합니다. 이로써 LHC는 액체 헬륨 온도에서 세계에서 가장 큰 극저온 설비가 되었습니다.LHC는 470톤의 Nb-Ti [34]초전도체를 사용합니다.

LHC 운영 중에 CERN 현장은 프랑스 전력망으로부터 약 200 MW의 전력을 공급받는데, 이는 제네바 시의 에너지 소비의 약 1/3에 해당합니다. LHC 가속기와 검출기는 [35]약 120 MW의 전력을 공급받습니다.매일 운영할 때마다 140 [36]테라바이트의 데이터가 생성됩니다.

양성자당 [37]6.5 TeV의 에너지를 실행할 때, 양성자가 450 GeV에서 6.5 TeV로 가속됨에 따라 초전도 쌍극자 자석의 장이 0.54에서 7.7 테슬라(T)로 증가합니다.양성자는 각각 6.5 TeV의 에너지를 가지고 있으며, 총 충돌 에너지는 13 TeV입니다.이 에너지에서 양성자는 약 6,930의 로렌츠 계수를 가지고 빛의 속도(c)보다 약 3.1 m/s(11 km/h) 느린 약 0.99999990 c로 움직입니다.양성자가 주 고리 주위를 26.7 킬로미터 도는 데 90 마이크로초도 걸리지 않습니다.이는 입자가 주 고리의 낮은 에너지 또는 높은 에너지에 있든지 간에 양성자의 경우 초당 11,245 회전의 속도를 내는데, 이는 이들 에너지 사이의 속도 차이가 소수점 [38]다섯 번째를 초과하기 때문입니다.

양성자는 연속적인 빔을 갖는 대신, 최대 2,808개의 묶음으로 묶이며, 각 묶음에는 1,150억 개의 양성자가 들어 있어 두 빔 사이의 상호 작용이 주로 25나노초(ns) 간격으로 발생하며, 40MHz의 묶음 충돌 속도를 제공합니다.그것은 처음 몇 년 동안 더 적은 수의 묶음으로 운영되었습니다.LHC의 설계 광도는 10cm이며34−2−1,[39][40] 2016년 6월에 처음 도달했습니다.2017년에는 이 두 배의 가치를 [41]달성했습니다.

LHC 양성자는 작은 빨간색 수소 탱크에서 유래합니다.

주 가속기에 주입되기 전에, 입자들은 연속적으로 에너지를 증가시키는 일련의 시스템에 의해 준비됩니다.첫 번째 시스템은 160 MeV 음의 수소 이온(H− 이온)을 생성하는 선형 입자 가속기 Linac4이며, 이는 Proton Synchrotron Booster(PSB)를 공급합니다.거기서 두 전자 모두 수소 이온으로부터 빼앗겨 하나의 양성자를 포함하는 핵만 남게 됩니다.양성자는 2 GeV까지 가속되어 양성자 싱크로트론(PS)에 주입되고, 여기서 26 GeV까지 가속됩니다.마지막으로, 슈퍼 양성자 싱크로트론(SPS)은 주 고리에 최종적으로 주입되기 전에 에너지를 450 GeV까지 더 증가시키는 데 사용됩니다.여기서 양성자 다발은 축적되고, 최대 에너지까지 가속되며(20분 이상), 최종적으로 5시간에서 24시간 동안 순환하며 네 개의 [42]교차점에서 충돌이 발생합니다.

LHC 물리학 프로그램은 주로 양성자-양성자 충돌을 기반으로 합니다.그러나, 일반적으로 1년에 한 달씩 더 짧은 실행 기간 동안에는 중이온 충돌이 프로그램에 포함됩니다.가벼운 이온도 고려되지만, 기본 계획은 납[43] 이온을 다룹니다(대형 이온 충돌기 실험 참조).납 이온은 먼저 선형 가속기 LINAC 3에 의해 가속되며 LEIR(Low Energy Ion Ring)은 이온 저장 및 냉각 장치로 사용됩니다.이온은 이후 PS와 SPS에 의해 더욱 가속된 후 LHC 링에 주입됩니다. LHC 링에서 핵자당 2.3 TeV([44]또는 이온당 522 TeV)의 에너지에 도달하며, 상대론적 중이온 충돌기에 도달하는 에너지보다 높습니다.중이온 프로그램의 목적은 초기 [45]우주에 존재했던 쿼크-글루온 플라즈마를 조사하는 것입니다.

탐지기

참고 항목:강입자 충돌기 실험 목록

LHC 교차점에서 발굴된 대형 동굴에 9개의 탐지기가 설치됐습니다.ATLAS 실험과 CMS(Compact Muon Solenoid)는 대형 범용 입자 [2]검출기입니다.ALICE와 LHCb는 보다 전문화된 역할을 수행하고 있으며, 나머지 5개는-TOTEM, MoEDAL, LHCf, SND 및 FASER 등은 훨씬 규모가 작고 매우 전문적인 연구를 위한 제품입니다.ATLAS와 CMS 실험에서 힉스 보손을 발견했는데, 이는 표준 모델이 기본 [46]입자에 질량을 주는 정확한 메커니즘을 가지고 있다는 강력한 증거입니다.

LHC용 CMS 디텍터

전산 및 분석설비

주요 기사:전세계 LHC 컴퓨팅 그리드

LHC에서 생산된 데이터와 LHC 관련 시뮬레이션은 연간 [47]약 200 페타바이트로 추정되었습니다.

LHC Computing[48] Grid는 충돌에 예상되는 방대한 양의 데이터를 처리하기 위해 LHC 설계의 일부로 제작되었습니다.이 프로젝트는 초기에 35개국 140개 컴퓨팅 센터(2012년 기준 40여개국 170개 이상)를 연결하는 그리드 기반 컴퓨터 네트워크 인프라로 구성된 국제적인 협업 프로젝트입니다.CERN은 LHC [49]실험에 의해 생성된 상당한 양의 데이터를 처리하기 위해 설계되었으며, CERN에서 전 세계의 학술 기관으로 데이터를 전송할 수 있도록 사설 광섬유 케이블 링크와 공공 인터넷의 기존 고속 부분을 모두 통합했습니다.LHC Computing Grid는 유럽,[47] 아시아 태평양 및 아메리카 대륙에 걸친 글로벌 연합체로 구성되어 있습니다.

분산 컴퓨팅 프로젝트 LHC@home은 LHC의 구축 및 교정을 지원하기 위해 시작되었습니다.이 프로젝트는 BOINC 플랫폼을 사용하여 인터넷 연결이 가능하고 Mac OS X, Windows 또는 Linux를 실행하는 컴퓨터를 사용하여 컴퓨터의 유휴 시간을 사용하여 입자가 빔 파이프에서 어떻게 이동하는지 시뮬레이션할 수 있습니다.이 정보를 가지고,[50] 과학자들은 고리에서 가장 안정적인 "궤도"를 얻기 위해 자석이 어떻게 교정되어야 하는지 결정할 수 있습니다.2011년 8월, 두 번째 애플리케이션(테스트4)이론)은 실제 테스트 데이터를 비교하고 결과의 신뢰 수준을 결정하기 위해 시뮬레이션을 수행합니다.

2012년까지 LHC 양성자-양성자 충돌 데이터는 [51]6,000조 (6x1015) 이상 분석되었습니다.LHC Computing Grid는 2012년에 세계 최대의 컴퓨팅 그리드가 되었으며, 40개국 이상의 [52][53][54]전 세계 네트워크에 170개 이상의 컴퓨팅 시설을 포함하고 있습니다.

운용이력

Large Hadron Collider의 프로젝트 리더인 Lyn Evans.

LHC는 2008년 [55]9월 10일에 처음 가동되었으나, 50개 이상의 초전도 자석과 그 장착물, 진공관에 [56][57][58][59][60]큰 손상을 입힌 자석 소광 사고로 인해 2008년 9월 19일부터 2009년 11월 20일까지 14개월 동안 초기 시험이 지연되었습니다.

첫 번째 실행(2010-2013) 동안, LHC는 최대 4 테라 전자볼트(4 TeV 또는 0.64 마이크로줄) 또는 납 핵(핵당 574 TeV 또는 [61][62]핵자당 2.76 TeV)에서 양성자의 반대되는 두 개의 입자 빔을 충돌시켰습니다.그것의 첫 번째 실행 발견에는 장황한 힉스 보손, π(3P) 보토늄 상태와 같은 여러 복합 입자(하드론), 쿼크-글루온 플라즈마의 첫 번째 생성, B 중간자가 두 개의 뮤온(B → μμ)으로 매우 드물게 붕괴되는 것에 대한 첫 번째 관찰이 포함되었으며, 이는 기존 초대칭 모델의 타당성에 도전했습니다.

시공

운영상의 과제

LHC의 크기는 자석과 [42][64]빔에 저장된 에너지의 양을 고려할 때 독특한 운영상의 문제가 있는 예외적인 엔지니어링 과제를 구성합니다.작동 중 자석에 저장된 총 에너지는 10GJ(TNT 2,400kg)이고 두 빔이 전달하는 총 에너지는 724MJ(TNT [65]173kg)에 이릅니다.

빔의 1,000만분의 1 부분(10−7)만 손실하면 초전도 자석을 퀀칭할 수 있고 두 빔 덤프는 각각 362 MJ(TNT 87kg)를 흡수해야 합니다.이러한 에너지는 매우 적은 양으로 운반됩니다. 명목상의 작동 조건(빔당 2,808개, 양성자당 1.15×10개11)에서 빔 파이프에는 1.0×10−9 그램의 수소가 포함되어 있습니다. 이는 온도와 압력에 대한 표준 조건에서 미세 모래 한 알의 부피를 채울 수 있습니다.

비용.

참고 항목:메가 프로젝트 목록

75억 유로(2010년 6월 기준으로 약 90억 달러 또는 61억 9천만 파운드)의 예산을 투입한 LHC는 지금까지 [66]제작된 것 중 가장 비싼[1] 과학 장비 중 하나입니다.프로젝트의 총 비용은 가속기의 경우 46억 스위스 프랑(SFR)(약 44억 달러, €31억 또는 £28억), [67]실험에 대한 CERN의 기여의 경우 11억 6천만(SFR)(약 11억 달러, €0.8억 또는 £0.7억) 정도가 될 것으로 예상됩니다.

LHC의 건설은 26억 SFr의 예산으로 1995년에 승인되었으며, 다른 SFr 210M은 실험에 사용됩니다.그러나 2001년 주요 리뷰에서 예상했던 Accelerator의 경우 약 SFr 480M, 실험의 경우 SFr 50M으로 비용 초과가 발생하여 CERN의 예산이 감소하여 2005년에서 2007년 [68]4월로 완료일이 앞당겨졌습니다.초전도 자석이 SFr 180M의 비용 증가를 담당했습니다.또한 Compact Muon [69]Solenoid를 위한 동굴을 건설하는 동안 발생한 엔지니어링 문제와 불충분하게 설계되어 초기 테스트(2007)에 실패한 자석 지지대 및 자석 소광 및 액체 헬륨 탈출로 인한 손상(2008년 [70]첫 테스트)으로 인해 추가 비용과 지연이 발생했습니다.LHC는 하절기에는 전기요금이 저렴하기 때문에 동절기에는 정상적으로 가동되지 않지만, 동절기에는 [71]2008년의 시동 지연을 보완하고 2012년에 새로 발견된 입자의 측정 정밀도를 높이기 위해 2009/10년과 2012/2013년 겨울에는 예외적으로 가동되지 않습니다.

공사사고 및 지연

  • 2005년 10월 25일, LHC에서 기술자 호세 페레이라 라게스(José Pereira Lages)가 운반 중이던 개폐기가 그의 [72]머리 위로 떨어져 사망했습니다.
  • 2007년 3월 27일, 페르미랩과 KEK가 설계하고 제공한 극저온 자석 지지대가 LHC의 내부 삼중항 자석 어셈블리 중 하나와 관련된 초기 압력 테스트 중에 파손되었습니다.아무도 다치지 않았습니다.페르밀랍의 책임자 피어 오돈은 "이 경우 우리는 매우 단순한 힘의 균형을 놓쳤다는 것에 어안이 벙벙합니다."라고 말했습니다.이 결함은 원래 설계도에 존재했으며, 이후 몇 [73]년 동안 네 번의 엔지니어링 검토를 거치는 동안에도 남아 있었습니다.분석 결과 절연성 향상을 위해 최대한 얇게 제작된 설계는 압력 시험 시 발생하는 힘을 견딜 수 있을 정도로 강하지 않은 것으로 나타났습니다.자세한 내용은 CERN이 [74][75]동의하는 Fermilab의 성명을 통해 확인할 수 있습니다.파손된 자석을 수리하고 LHC에서 사용한 동일한 조립품 8개를 보강하는 작업을 진행하면서 2007년 11월로 예정되어 있던 가동 날짜가 늦춰졌습니다.
  • 2008년 9월 19일, 초기 테스트 중 전기 접속 불량으로 마그넷 켄치(가온이나 전기장 영향으로 인해 초전도 마그넷의 초전도 능력이 갑자기 상실됨)가 발생했습니다.자석을 냉각하는 데 사용되는 과냉각 액체 헬륨 6톤이 탈출하여 근처에 있는 10톤 자석을 깨기에 충분한 힘으로 진공관을 손상시키고 오염시켰습니다.수리와 안전 점검으로 인해 약 [76][77][78]14개월의 지연이 발생했습니다.
  • 2009년 7월 진공 누출이 2건 발견되었고,[79] 가동 시작은 2009년 11월 중순으로 연기되었습니다.

러시아 제외

2022년 러시아의 우크라이나 침공과 함께 러시아인들의 CERN 참여는 의문의 대상이 되었습니다.노동력의 약 8%가 러시아 국적입니다.2022년 6월, CERN은 CERN의 벨라루스 및 러시아와의 협력 협정이 2024년 6월과 12월에 각각 만료되면 "종료할 계획"이라고 밝혔습니다.CERN은 우크라이나의 상황을 모니터링할 것이며,[80][81] 필요에 따라 추가적인 조치를 취할 준비가 되어 있다고 말했습니다.CERN은 또한 2022년 우크라이나의 CERN에 대한 분담금을 조직에 이미 송금된 금액으로 줄여 [82]분담금의 2차 분할을 면제할 것이라고 말했습니다.

초기 하부 자석 전류

주요 기사:초전도 자석 § 자석 "훈련"

두 번의 주행(2010~2012년, 2015년) 모두에서 LHC는 처음에는 계획된 운영 에너지보다 낮은 에너지로 운영되었으며, 첫 번째 주행에서는 2 x 4 TeV, 두 번째 주행에서는 2 x 6.5 TeV까지 증가하여 설계 에너지인 2 x 7 TeV보다 낮았습니다.거대한 초전도 자석은 초전도 능력을 잃지 않으면서 수반되는 고전류를 처리하기 위해 상당한 자석 훈련이 필요하고, 높은 양성자 에너지를 허용하기 위해서는 고전류가 필요하기 때문입니다."훈련" 과정은 더 낮은 전류로 자석을 반복적으로 작동시켜 발생할 수 있는 퀀치나 미세한 움직임을 유발하는 것을 포함합니다.자석을 작동 온도가 약 1.9K(절대 0에 가까운)까지 냉각하는 데도 시간이 걸립니다.시간이 지남에 따라 자석은 더 적은 전류에서 "침입"하고 소광을 중단하며 소광 없이 전체 설계 전류를 처리할 수 있습니다. CERN 미디어는 자석이 초기에 계획된 전류를 처리하는 능력을 손상시킨 결정과 위치에서 피할 수 없는 작은 제조 불완전함을 "흔들리게" 설명합니다.시간이 지남에 따라 그리고 훈련을 통해 자석은 점차 [83][84]퀀칭 없이 계획된 전체 전류를 처리할 수 있게 됩니다.

첫 시험(2008)

첫 [85]번째 빔은 2008년 9월 10일 아침 충돌기를 통과하여 순환되었습니다.CERN은 한 번에 3킬로미터씩 단계적으로 터널 주변에서 양성자를 발사하는 데 성공했습니다.입자들은 시계방향으로 가속기로 발사되어 [55]현지시간 10시 28분에 주변을 성공적으로 조종했습니다.LHC는 주요 테스트를 성공적으로 마쳤습니다. 일련의 시운전 끝에 컴퓨터 화면에 두 개의 흰색 점이 깜박여 양성자가 충돌기의 전체 길이를 이동하는 것을 보여주었습니다.첫 번째 회로 [86]주변에서 입자 흐름을 안내하는 데는 한 시간도 걸리지 않았습니다.다음으로 CERN은 반시계 방향으로 양성자 빔을 성공적으로 보내어 극저온 문제로 인해 1시간 30분이 조금 더 걸렸고, 14시 59분에 전체 회로가 완료되었습니다.

켄치 사건

위키뉴스는 관련 소식을 전합니다.

2008년 9월 19일, 섹터 3과 섹터 4의 벤딩 자석 약 100개에서 자석 소광이 발생했으며, 전기적 결함으로 약 6톤의 액체 헬륨(자석의 극저온 냉각제)이 터널로 분출되었습니다.탈출한 증기는 폭발력을 가지고 팽창하여 53개의 초전도 자석과 그들의 장착물을 손상시키고 진공관을 오염시켜 [56][57][87]진공상태를 잃었습니다.

사고 직후 CERN은 두 자석 사이의 전기 연결 결함이 문제의 가장 유력한 원인이라고 보고했습니다.해당 섹터를 예열한 후 다시 [88]작동 온도로 냉각하는 데 필요한 시간 때문에 수리에는 최소 두 달이 걸릴 것으로 예상했습니다.CERN은 2008년 10월 15일과 16일에 각각 [89]사고에 대한[87] 중간 기술 보고서와 예비 분석 보고서를 발표했으며,[77] 2008년 12월 5일에 보다 상세한 보고서를 발표했습니다.CERN이 사건을 분석한 결과, 전기적 고장이 실제로 원인이었음이 확인되었습니다.전기 연결 결함으로 인해 초전도 자석에 전원을 공급하는 전기 시스템이 페일세이프 전원 중단되었지만 전기 아크(또는 방전)가 발생하여 과냉각된 헬륨의 인클로저 및 진공 단열재의 무결성이 손상되어 냉각수의 온도와 압력이 급격히 상승했습니다.그것을 포함하는 [87]안전 시스템의 능력을 넘어서, 영향을 받은 자석들 중 일부에서 섭씨 약 100도의 온도 상승으로 이어집니다.초전도 자석에 저장된 에너지와 다른 급탕 감지기에서 유도된 전기 소음도 급속 가열에 영향을 미쳤습니다.약 2톤의 액체 헬륨이 폭발적으로 빠져나간 뒤 감지기가 비상정지를 일으켰고,[87] 그 여파로 4톤이 더 낮은 압력으로 누출됐습니다.이 사고로 총 53개의 자석이 파손돼 겨울철 [90]가동 중단 기간 동안 수리 또는 교체됐습니다.이 사고는 2010년 2월 22일 CERN 물리학자 루시오 로시([91]Lucio Rossi)가 작성한 초전도체 과학 및 기술 기사에서 철저히 논의되었습니다.

LHC 시운전을 위한 원래 일정에서, 900 GeV의 질량 중심 에너지에서 최초의 "적은" 고에너지 충돌은 2008년 9월 말 이전에 발생할 것으로 예상되었고, LHC는 2008년 [92]말까지 10 TeV에서 가동될 것으로 예상되었습니다.그러나 사고로 인한 지연으로 인해 [93]충돌기는 2009년 11월까지 작동하지 않았습니다.지연에도 불구하고, LHC는 2008년 10월 21일 정치 지도자, CERN의 20개 회원국의 과학 장관, CERN 관계자 및 전 세계 과학계의 [94]구성원들이 참석한 가운데 공식적으로 출범했습니다.

2009년 대부분의 기간은 2009년 7월에 확인된 두 번의 진공 누출과 함께 퀀치 사고로 인한 손상에 대한 수리 및 검토에 사용되었습니다. 이로 인해 작업 시작이 [79]그해 11월로 앞당겨졌습니다.

실행 1: 첫 번째 운영 실행(2009-2013)

John Iliopoulos의 LHC 물리학 세미나 (2009)[95]

2009년 11월 20일, 사건 이후 처음으로 낮은 에너지의 빔이 터널을 순환했고, 얼마 지나지 않아 11월 30일, LHC는 빔당 1.18 TeV를 달성하여 8년간 [96]보유한 테바트론의 빔당 0.98 TeV 기록을 제치고 세계 최고 에너지 입자 가속기가 되었습니다.

2010년 초반에는 빔당 3.5 TeV의 에너지 증가와 초기 물리학 실험이 계속되었고, 2010년 3월 30일, LHC는 결합 에너지 수준인 7 TeV에서 양성자 빔을 충돌시켜 고에너지 충돌의 새로운 기록을 세웠습니다.이 시도는 두 번의 성공적이지 못한 시도 끝에 세 번째로, 충돌기에서 양성자를 "던져" 새로운 빔을 [97]주입해야 했습니다.이것은 또한 주요 연구 프로그램의 시작을 의미했습니다.

2010년 11월 4일 첫 양성자 시험이 종료되었습니다.2010년 11월 8일에 납 이온을 사용한 실험이 시작되어 2010년 12월 6일에 종료되었으며,[98][99] 이 실험을 통해 물질을 빅뱅 직후와 유사한 극한 조건에서 연구할 수 있었습니다.

CERN은 원래 LHC가 2012년 말까지 진행될 것이며, 2011년 말에는 [5]빔당 3.5 TeV에서 4 TeV로 빔 에너지를 증가시킬 수 있는 짧은 휴식 시간을 가질 것으로 계획했습니다.2012년 말,[100] LHC는 빔당 7 TeV의 계획된 빔 에너지로 업그레이드하기 위해 2015년경까지 일시적으로 폐쇄될 계획이었습니다.2012년 말, 2012년 7월 힉스 보손의 발견을 고려하여, 셧다운 전에 추가 데이터를 얻을 수 있도록, 셧다운을 2013년 초로 몇 주 연기했습니다.

장기 가동 중단 1 (2013–2015)

LHC 터널의 한 구간.쌍극자 자석은 [101]녹으로부터 보호하기 위해 파란색으로 칠해져 있습니다.

LHC는 2013년 2월 13일 LHC의 여러 측면을 다루는 LHC의 여러 측면을 다루는 LHC의 2년 업그레이드(14 TeV에서 충돌 가능, 검출기 및 프리 가속기(프로톤 싱크로트론 및 슈퍼프로톤 싱크로트론)를 강화)를 위해 폐쇄되었습니다.또한 환기 시스템과 100km(62mi)의 케이블을 교체하기 위해 첫 [102]운행부터 고에너지 충돌로 인해 손상되었습니다.업그레이드된 충돌기는 2014년 6월에 긴 시동 및 테스트 과정을 시작했으며, 2014년 6월 2일에 시작된 프로톤 싱크로트론 부스터와 프로톤 싱크로트론 순환 입자 간의 최종 상호 연결이 2014년 6월 18일에 완료되었으며, 주 LHC 슈퍼자석 시스템의 첫 번째 구간이 작동 온도에 도달했습니다.1.9 K (-271.25 °C)의 온도를 며칠 [103]뒤에 나타냈습니다.초전도 자석을 "훈련"하는 진행 속도가 느리기 때문에, 11,000 암페어의 전류에 해당하는 빔당 6.5 TeV의 낮은 에너지로 두 번째 주행을 시작하기로 결정했습니다.2014년 12월 9일까지 첫 번째 LHC 자석이 성공적으로 훈련된 것으로 알려졌으며,[104] 다른 자석 부문은 2015년 3월에 훈련이 완료되었습니다.

2차 운행 : 2차 운행 (2015~2018년)

2015년 4월 5일, LHC는 빔당 7 TeV(14 TeV 충돌 에너지)[6][105]에 필요한 전류를 안전하게 처리하기 위해 벤딩 자석 사이의 전기 커넥터가 업그레이드되는 2년의 휴식 후 재가동되었습니다.그러나 굽힘 자석은 빔당 최대 6.5 TeV(13 TeV 충돌 에너지)까지 처리할 수 있도록 훈련되었으며, 이는 2015년부터 [83]2018년까지의 작동 에너지가 되었습니다.에너지는 2015년 [106]4월 10일에 처음 도달했습니다.업그레이드는 13 TeV의 [107]결합 에너지로 양성자를 충돌시키는 것으로 끝이 났습니다.2015년 6월 3일,[108] LHC는 거의 2년간 오프라인 상태에서 물리학 데이터를 전달하기 시작했습니다.이후 몇 달 동안 양성자와 양성자의 충돌에 사용되었고, 11월에는 납 이온의 충돌로 전환되었고, 12월에는 일반적인 겨울 정지가 시작되었습니다.

2016년, 기계 조작자들은 양성자와 양성자의 충돌에 대한 광도를 증가시키는 데 초점을 맞추었습니다.설계 [40]값은 6월 29일에 처음으로 도달했으며, 추가적인 개선으로 충돌률이 설계 [109]값보다 40% 이상 높아졌습니다.2016년의 총 충돌 횟수는 1회 실행 횟수를 초과했습니다. 즉, 충돌당 에너지가 더 높았기 때문입니다.양성자-양성자 달리기는 4주간의 양성자-납 [110]충돌에 이어졌습니다.

2017년에는 광도가 더욱 증가하여 설계값의 두 배에 달했습니다.전체 [41]추돌 건수도 2016년보다 더 많았습니다.

2018년 물리학 실험은 4월 17일에 시작되어 12월 3일에 중단되었습니다.[111]

긴 셧다운 2 (2018~2022)

Long Shutdown 2(LS2)는 2018년 12월 10일에 시작되었습니다.LHC와 전체 CERN 가속기 단지는 유지 및 업그레이드되었습니다.업그레이드의 목표는 광도를 10배로 증가시키는 고휘도 대형 강입자 충돌기(HL-LC) 프로젝트를 구현하는 것이었습니다.LS2는 2022년 4월에 종료되었습니다.2020년대 Long Shutdown 3(LS3)은 HL-LHC 프로젝트가 완료되기 전에 이루어질 것입니다.

3차 운행 : 3차 운행 (2022년)

LHC는 2022년 4월 22일에 6.8 TeV (13.6 TeV 충돌 에너지)의 새로운 최대 빔 에너지로 다시 가동되었으며, [112][113]이는 4월 25일에 처음으로 달성되었습니다.2022년 7월 5일에 공식적으로 3차 물리학 시즌을 시작했습니다.[114] 이 라운드는 [115]2026년까지 계속될 것으로 예상됩니다.높은 에너지 외에도 LHC는 더 높은 광도에 도달할 것으로 예상되며,[116] 이는 3차 주행 이후 HL-LHC로 업그레이드되면서 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.

작업 연표

표준 모델을 넘어서
강입자 제트와 전자로 붕괴하는 양성자를 충돌시켜 생성된 힉스 보손을 모사한 대형 강입자 충돌기 CMS 입자 검출기 데이터
표준모델
증거
이론들
초대칭
양자중력
실험
날짜. 이벤트
2008년9월10일 CERN은 단계적으로 전체 터널 회로 주변에서 첫 번째 양성자를 성공적으로 발사했습니다.
2008년9월19일 자기 소광(magnetic squench)은 섹터 3과 4의 약 100개의 굽힘 자석에서 발생하여 약 6톤의 액체 헬륨 손실을 야기했습니다.
2008년9월30일 첫 번째 "적당한" 고에너지 충돌이 계획되었지만 [33]사고로 인해 연기되었습니다.
2008년10월16일 CERN은 사고에 대한 예비 분석을 발표했습니다.
2008년10월21일 공식 취임식.
2008년 12월 5일 CERN은 상세 분석을 발표했습니다.
2009년11월20일 사고 [59]이후 처음으로 터널 안에 저에너지 빔이 순환했습니다.
2009년11월23일 450 GeV에서 4개의 검출기 모두에서 첫 번째 입자 충돌.
2009년11월30일 LHC는 테바트론이 8년간 [117]보유한 빔당 0.98TeV의 종전 기록을 깨고 빔당 1.18TeV를 달성한 세계 최고 에너지 입자 가속기가 됩니다.
2009년12월15일 앨리스 탐지기에서 284건의 [118]충돌을 다루는 첫번째 과학적 결과입니다.
2010년 3월 30일 두 빔은 CEST 13:06에 LHC에서 7TeV(빔당 3.5TeV)에서 충돌하여 LHC 연구 프로그램의 시작을 알렸습니다.
2010년11월8일 납 이온이 있는 첫 번째 실행을 시작합니다.
2010년12월6일 납 이온으로 실행을 마칩니다.2011년 초까지 가동 중단.
2011년3월13일 양성자 빔으로 [119]2011년 운행을 시작했습니다.
2011년4월21일 LHC는 테바트론이 [120]1년간 보유한 기존 기록인32 4−2−1·10cm를 뛰어넘어 4.67·10cm의32−2−1 최고 광도를 달성한 세계 최고 광도 하드론 가속기가 됩니다.
2011년5월24일 ALICE는 쿼크-글루온 플라즈마가 이전의 납 [121]충돌을 통해 달성되었다고 보고합니다.
2011년6월17일 고광도 실험 ATLAS와 CMS는 수집된 [122]데이터의 1fb에−1 이릅니다.
2011년10월14일 LHCb는 수집된 [123]데이터의 1−1 fb에 이릅니다.
2011년10월23일 고광도 실험 ATLAS와 CMS는 수집된 데이터의 5−1 fb에 이릅니다.
2011년11월 납 이온을 이용한 2차 주행.
2011년12월22일 2011년 [124]양성자-양성자 충돌로 관찰된 최초의 새로운 복합 입자 발견인 πb(3P) 보토늄 중간자.
2012년4월5일 동절기 가동중단 이후 2012년 안정된 보와 첫 충돌에너지는 빔당 4 TeV(충돌 [125]시 8 TeV)로 증가합니다.
2012년7월4일 이론화된 힉스 보손과 "일치"하는 새로운 보손이 관찰된 첫 번째 기본 입자 발견입니다.(이것은 이제 힉스 보손 그 자체로 확인되었습니다.)[126]
2012년11월8일 초대칭 이론의 주요 테스트인 B 중간자가 두 개의 뮤온(B → μμ)으로 붕괴되는 매우 드문 현상을 처음 관찰한 결과, 많은 초대칭 이론이 아닌 표준 모델과 일치하는 3.5 시그마의 결과를 보여줍니다.
2013년1월20일 첫 번째 실행 시작은 양성자와 납 이온을 충돌시킵니다.
2013년2월11일 첫 번째 실행의 끝은 양성자와 납 이온을 충돌시킵니다.
2013년2월14일 더 높은 에너지와 [128]광도를 위해 충돌기를 준비하기 위한 첫 번째 긴 정지의 시작.
긴 종료 1
2015년 3월 7일 Run 2에 대한 주입 테스트는 LHCb & ALICE 쪽으로 양성자를 보냅니다.
2015년4월5일 두 빔 모두 [6]충돌기에서 순환했습니다.4일 후, 양성자 당 6.5 TeV의 새로운 기록적인 에너지가 [129]달성되었습니다.
2015년5월20일 13 TeV의 [107]기록적인 충돌 에너지로 LHC에서 양성자들이 충돌했습니다.
2015년6월3일 재시운전을 [108]위해 거의 2년 동안 오프라인으로 물리학 데이터를 전달하기 시작합니다.
2015년11월4일 2015년 양성자 충돌 종료, 이온 충돌 준비 시작
2015년11월 1 PeV(10eV15)[130] 이상의 기록적 에너지에서 이온 충돌
2015년12월13일 2015년 이온 충돌 종료
2016년4월23일 2016년 데이터 수집 시작
2016년6월29일 LHC는 설계 [40]값인 1.0 · 1034−2−1 cm의 광도를 달성합니다.해를 거듭하면서 더욱 향상된 성능으로 광도는 설계 [109]값보다 40% 더 높아졌습니다.
2016년10월26일 2016년 말 양성자-양성자 충돌
2016년11월10일 2016년 초 양성자-납 충돌
2016년12월3일 2016년 말 양성자-납 충돌
2017년5월24일 2017년 양성자-양성자 충돌 시작.2017년 동안 광도는 설계 [41]가치의 두 배로 증가했습니다.
2017년11월10일 2017년 정기 양성자-양성자 충돌 [41]모드 종료.
2018년4월17일 2018년 양성자-양성자 충돌 시작.
2018년11월12일 CERN의 [131]2018년 말 양성자 운영.
2018년12월3일 2018년 말 납 이온 운행.[131]
2018년12월10일 2018년 말 물리학 운영 및 Long Shutdown [131]2 시작
긴 종료 2
2022년4월22일 LHC가 [132]다시 가동됩니다.

발견 및 발견

초기 연구의 초점은 힉스 보손의 존재 가능성을 조사하는 것이었는데, 힉스 보손은 이론에 의해 예측되었지만 높은 질량과 찾기 힘든 특성 때문에 이전에는 아직 관측되지 않았습니다.CERN 과학자들은 만약 표준 모델이 맞다면, LHC가 매 분마다 몇 개의 힉스 보손을 생성하여 물리학자들이 힉스 보손의 존재를 최종적으로 확인하거나 반증할 수 있을 것이라고 추정했습니다.게다가, LHC는 초대칭 입자와 다른 가상 입자를 가능한 알려지지 않은 물리학 [61]영역으로 탐색할 수 있게 했습니다.표준 모형의 일부 확장은 무거운 W' 및 Z' 게이지 보손과 같은 추가 입자를 예측하며,[133] 이 입자들은 발견할 수 있는 LHC의 범위 내에 있는 것으로 추정됩니다.

첫 번째 실행(2009-2013년 데이터 촬영)

ALICE 검출기에서 발생한 284개의 충돌을 포함한 LHC의 첫 번째 물리학 결과는 2009년 [118]12월 15일에 보고되었습니다.페르미랩의 테바트론 양성자-항양성자 충돌보다 높은 에너지에서 첫 번째 양성자-양성자 충돌의 결과는 2010년 2월 초 CMS 협력에 의해 발표되었으며, 예상보다 더 많은 전하-강자 생성을 [134]산출했습니다.

데이터 수집 첫 해 이후, LHC 실험 협력은 양성자-양성자 [135][136][137][138]충돌에서 표준 모델 이상의 새로운 물리학 연구에 대한 예비 결과를 발표하기 시작했습니다.2010년 자료에서 새로운 입자의 증거는 발견되지 않았습니다.그 결과, 큰 여분 차원을 가진 모델, 최소 초대칭 표준 모델의 제한된 버전 [139][140][141]등 표준 모델의 다양한 확장의 허용된 매개 변수 공간에 경계가 설정되었습니다.

2011년 5월 24일,[121] LHC에서 쿼크-글루온 플라스마(블랙홀 이외에 존재할 것으로 생각되는 가장 밀도가 높은 물질)가 생성되었다고 보고되었습니다.

힉스 보손이 LHC에서 생성될 수 있는 한 가지 방법에 대한 파인만 다이어그램.여기서 두 개의 쿼크는 각각 W 또는 Z 보손을 방출하고, 이들은 결합하여 중성 힉스를 만듭니다.

2011년 7월에서 8월 사이에 2011년 상반기 동안 수집된 데이터를 기반으로 힉스 보손과 이국적인 입자에 대한 검색 결과가 그르노블과[142] [143]뭄바이에서 열린 컨퍼런스에서 발표되었습니다.후자의 회의에서는 이전 데이터에서 힉스 신호의 암시에도 불구하고 ATLAS와 CMS는 95% 신뢰 수준(CLs 방법 사용)으로 145~466 GeV의 [144]대부분의 질량 영역에서 표준 모델이 예측한 특성을 가진 힉스 보손의 존재를 제외한다고 보고되었습니다.새로운 입자에 대한 탐색은 신호를 산출하지도 않았으며, 이를 통해 초대칭 [145][146]확장을 포함한 표준 모델의 다양한 확장의 매개 변수 공간을 더욱 제약할 수 있었습니다.

2011년 12월 13일, CERN은 표준 모델 힉스 보손이 존재한다면 115–130 GeV 범위의 질량을 제한할 가능성이 높다고 보고했습니다.CMS 및 ATLAS 검출기 모두 124–125 GeV 범위에서 배경 잡음 또는 힉스 [147]보손의 관찰과 일치하는 강도 피크를 보여주었습니다.

2011년 12월 22일, 새로운 복합 입자인 πb(3P) 보토늄 [124]상태가 관찰되었다고 보고되었습니다.

2012년 7월 4일, CMS팀과 ATLAS팀은 각각 5 시그마 수준에서 통계적 유의성이 있는 125–126 GeV의 질량 영역에서 보손을 발견했다고 발표했습니다.이는 새로운 입자를 발표하는 데 필요한 공식 수준을 충족합니다.관측된 성질은 힉스 보손과 일치하지만,[148] 과학자들은 추가 분석이 있을 때까지 그것이 실제로 힉스 보손으로 확인되는지 여부에 대해 신중했습니다.2013년 3월 14일, CERN은 관측된 입자가 실제로 예측된 힉스 [149]보손임을 확인했다고 발표했습니다.

2012년 11월 8일, LHCb 팀은 {\ B_ 중간자가 두 개의 뮤온( 0 → + -{\ B_화살표 \로 붕괴되는 매우 드문 물리학 초대칭 이론의 "황금" 테스트로 보이는 실험에 대해 보고했습니다.초대칭 이론의 많은 가지 예측보다 초대칭 표준 모델이 예측한 결과와 일치하는 결과는 붕괴가 일부 형태의 초대칭 예측보다 덜 일반적이지만 여전히 다른 버전의 초대칭 이론의 예측과 일치할 수 있음을 보여줍니다.처음에 초안이 작성된 결과는 증명이 부족하지만 비교적 높은 3.5 시그마 수준의 [150]유의성이 있다고 합니다.그 결과는 나중에 CMS [151]협업으로 확인되었습니다.

2013년 8월, LHCb 팀은 B 중간자 붕괴 생성물의 각도 분포에서 표준 모델로 예측할 수 없는 이상 현상을 발견했습니다. 이 이상 현상은 발견으로 공식적으로 인정되기 위해 필요한 5 시그마에 조금 못 미치는 4.5 시그마의 통계적 확실성을 가지고 있었습니다.이 변칙의 원인이 무엇인지는 알 수 없지만, Z의 보손이 유력한 [152]후보로 거론되고 있습니다.

2014년 11월 19일, LHCb 실험은 두 개의 무거운 아원자 입자인 Δ'−
b와 Δ∗−
b'의 발견을 발표했습니다.그 둘은 모두 하나의 바닥, 하나의 아래, 그리고 하나의 이상한 쿼크로 구성된 중입자입니다.그것들은 바닥 Xi 중입자의 [153][154]들뜬 상태입니다.

LHCb 공동 연구는 Run 1 데이터에서 여러 개의 이국적인 강입자, 즉 펜타쿼크 또는 테트라쿼크를 관측했습니다.2014년 4월 4일, 13.9 [155][156]시그마 이상의 중대성을 가진 테트라쿼크 후보 Z(4430)의 존재를 확인했습니다.2015년 7월 13일, 바닥 람다 중입자의0
b 붕괴에서 펜타쿼크 상태와 일치하는 결과가 [157][158][159]보고되었습니다.

2016년 6월 28일, 이 공동 연구는 4개의 테트라쿼크 유사 입자가 J/π와 π 중간자로 붕괴되고 있으며, 이 중 하나는 이전에 잘 확립된 것입니다(X(4274), X(4500), X(4700), X(4140).[160][161]

2016년 12월, ATLAS는 [162]테바트론에서 행해진 분석의 정밀도를 연구하는 W 보손 질량의 측정을 발표했습니다.

2차 주행(2015~2018)

7월에 열린 EPS-HEP 2015 컨퍼런스에서, 공동 작업은 더 높은 충돌 에너지에서 여러 입자의 첫 번째 단면 측정을 발표했습니다.

2015년 12월 15일, ATLAS와 CMS 실험은 모두 13 TeV 양성자 충돌 데이터를 사용하여 힉스 물리학, 초대칭성(SUSY) 검색 및 이국적 검색에 대한 많은 예비 결과를 보고했습니다.두 실험 모두 2광자 불변 질량 [163][164][165]스펙트럼에서 750 GeV 정도의 중간 초과를 보았지만, 2016년 8월 [166][167][168]보고서에서 가상 입자의 존재를 확인하지 못했습니다.

2017년 7월, 2016년에 수집된 대규모 데이터 세트를 기반으로 한 많은 분석이 제시되었습니다.힉스 보손의 특성이 더 자세히 연구되었고 다른 많은 결과의 정밀도가 향상되었습니다.[169]

LHC 실험은 2021년 3월 기준으로 처음 두 [170]번의 실행 동안 수집된 데이터에서 59개의 새로운 강입자를 발견했습니다.

2022년 7월 5일, LHCb는 매력 쿼크와 매력 반쿼크, 위, 아래,[171] 기묘 쿼크로 구성된 새로운 유형의 펜타쿼크를 발견했다고 보고했습니다.

향후계획

"고휘도" 업그레이드

주요 기사:고광도 대형 강입자 충돌기

몇 년간 실행된 후, 입자 물리학 실험은 일반적으로 수익이 감소하기 시작합니다. 장치에 의해 도달할 수 있는 주요 결과가 완료되기 시작함에 따라, 작동 후기는 이전 연도보다 비례적으로 적게 발견됩니다.일반적인 반응은 일반적으로 충돌 에너지, 광도 또는 개선된 검출기와 관련된 장치를 업그레이드하는 것입니다.고광도 대형 강입자 충돌기라고 불리는 LHC의 광도 업그레이드는 2018년 6월에 시작되었는데,[172] 이는 2027년부터 물리학에서 새로운 발견을 위한 가속기의 잠재력을 증가시킬 것입니다.이 업그레이드는 기계의 광도를 10배, 최대35 10cm까지−2−1 증가시켜 희귀한 공정을 더 잘 볼 수 있는 기회를 제공하고 통계적 한계 [116]측정치를 개선하는 것을 목표로 합니다.

미래 원형 충돌기 제안

CERN은 FCC(Future Circular Collider)를 위한 몇 가지 예비 설계를 가지고 있습니다. FCC는 지금까지 제작된 입자 가속기 중 가장 강력한 입자 가속기가 될 것이며, 가격은 약 90억 유로(102억 달러)에서 210억 유로에 이르는 다양한 유형의 충돌기가 있습니다.LHC 링은 LHC가 더 작은 슈퍼 양성자 싱크로트론을 사용하는 것과 유사하게 LHC 링을 전가속기로 사용합니다.유럽 입자 물리학 업데이트 전략이라는 우선 순위 설정 프로세스에서 CERN의 첫 입찰이며, 이 분야의 미래에 영향을 줄 것입니다.2023년 현재 확정된 계획은 없으며 공사비 [173]지원 여부도 알 수 없습니다.

대중문화

Large Hadron Collider는 과학계 외부로부터 상당한 관심을 받았고 그 발전은 가장 인기 있는 과학 매체에 의해 뒤따릅니다.LHC는 또한 소설, TV 시리즈, 비디오 게임 그리고 영화를 포함한 소설 작품들에 영감을 주었습니다.

CERN 직원 캐서린 맥알파인(Katherine McAlpine)[174]의 '대형 하드론 랩(Large Hadron Rap)'이 2022년 [175][176]기준 유튜브 조회수 800만 건을 돌파했습니다.

밴드 Les Horribles Cernets는 CERN 출신의 여성들에 의해 설립되었습니다.이름은 [177][178]LHC와 같은 이니셜을 갖도록 선택되었습니다.

National Geographic Channel의 세계에서 가장 어려운 수정, 시즌 2 (2010) 에피소드 6 "Atom Smasher"는 2008년 퀀치 사고 이후 충돌기 수리에서 마지막 초전도 자석 섹션을 교체하는 내용을 담고 있습니다.에피소드는 수리시설에서 충돌기 내부까지의 실제 영상과 LHC의 [179]기능, 엔지니어링, 용도 등에 대한 설명을 담고 있습니다.

2012년 스튜디오 앨범 Scars & Stories by The Fray의 수록곡 "Munich"는 LHC에서 영감을 얻었습니다.리드 싱어인 아이작 슬레이드(Isac Slade)는 허핑턴 포스트(The Huffington Post)와의 인터뷰에서 "스위스에는 중력과 질량을 만드는 것에 대해 과학자들이 막을 벗기는 일종의 큰 입자 충돌기가 있습니다.아인슈타인이 제안했던 몇 가지 아주 큰 질문들이 제기되고 있고, 심지어 수십 년 동안 받아들여졌던 것들도 도전을 받기 시작하고 있습니다.그들은 신의 입자, 기본적으로 그 모든 것을 하나로 묶는 입자를 찾고 있습니다.그 노래는 정말로 우리 모두가 왜 여기에 있는지 그리고 무엇이 그 모든 것을 지탱하고 있는지에 대한 신비에 관한 것입니다."

Large Hadron Collider는 2012년 학생 영화 Decay의 초점이었고, 영화는 CERN의 유지보수 [181]터널의 위치에서 촬영되었습니다.

픽션

댄 브라운의 소설 천사와 악마는 바티칸에 대항하는 무기에 사용되기 위해 LHC에서 만들어진 반물질에 관한 것입니다.이에 CERN은 LHC, CERN 및 입자물리학 일반에 [182]대한 책의 묘사의 정확성에 대해 논의하는 "Factor Fiction?" 페이지를 발간했습니다.이 책의 영화 버전은 LHC의 실험 중 하나에서 현장에서 촬영된 장면을 담고 있습니다. 감독인 Ron Howard는 이야기 속의 과학을 [183]더 정확하게 만들기 위해 CERN 전문가들을 만났습니다.

로버트 J. 소여의 소설 플래시포워드는 LHC에서 힉스 보손을 찾는 것을 포함합니다.CERN은 Sawyer와 물리학자들을 인터뷰하는 "Science and Fiction" 페이지와 [184]그것을 바탕으로 한 TV 시리즈를 출판했습니다.

참고 항목

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