CERN, dünyanın en büyük parçacık fiziği tesisi olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider) için üçüncü büyük duraklatma devrini başlatmaya hazırlanıyor. Bu yaz başlayacak ve dört yıl sürecek ağır çalışma süreci, LHC’yi High-Luminosity LHC (HiLumi LHC) ismi verilen yeni kuşak bir hızlandırıcıya dönüştürmeyi amaçlıyor.

Planlanan yükseltmeyle birlikte çarpışma sayısı, yani fizikçilerin “parlaklık” (luminosity) olarak tanımladığı paha on kat artırılacak. Bu artış, araştırmacıların eline geçecek data ölçüsünü dramatik biçimde yükselterek yüksek güç fiziğinde yeni bir periyodun kapısını aralayacak.

Birebir ölçekli kopyası kuruldu

HiLumi projesi kapsamında CERN bilim insanları, yer altındaki heyetimin birebir ölçekli kopyası olarak inşa edilen 95 metre uzunluğundaki test düzeneğinde kriyojenik soğutma sürecini başlattı.

“Inner Triplet String (IT String)” ismi verilen bu tam ölçekli test çizgisi, LHC’nin yükseltilmiş versiyonunda kullanılacak yenilikçi teknolojilerin gerçek çalışma şartlarında birlikte nasıl performans göstereceğini doğrulamak için tasarlandı. Sistem, karmaşık bir sıvı helyum soğutma ve dağıtım altyapısı kullanılarak -271.3 dereceye kadar düşürülecek. Bu basamağın tamamlanmasının birkaç hafta sürmesi bekleniyor.

Test düzeneği bilhassa, demet odaklama misyonunu üstlenecek yeni jenerasyon mıknatıs sistemini ve ona bağlı kriyojenik, güç, müdafaa ve hizalama altyapısını kapsıyor. Test sürecinde tüm bileşenler sınanacak.

Yeni jenerasyon süperiletken mıknatıslar devreye giriyor

HiLumi LHC’nin kalbinde bugüne kadar proton hızlandırıcılarında kullanılmamış ileri teknolojiler yer alacak. Bunların başında, parçacık demetlerini çarpışma öncesinde eğerek daha verimli çarpışmalar sağlayan süperiletken boşlukları, kusurlu parçacıkları sistemden uzaklaştırmak için geliştirilen kristal kolimatörler ve mıknatısları daha verimli beslemek gayesiyle tasarlanan yüksek sıcaklık süperiletken elektrik iletim çizgileri geliyor.

En dikkat cazibeli olanlar ise yeni jenerasyon mıknatıslar. Bu mıknatıslar, mevcut LHC’de kullanılan niyobyum-titanyum (NbTi) yerine niyobyum-kalay (Nb3Sn) temelli süperiletken bir bileşik kullanıyor. Bu sayede mevcut sistemden daha yüksek manyetik alan kıymetlerine ulaşılabiliyor.

Hedef Higgs bozonu

HiLumi LHC’nin 2030 yılında operasyonel hale gelmesi planlanıyor. Yeni sistem, bilhassa Higgs bozonunun özelliklerini şimdiye kadar mümkün olmayan bir hassasiyetle inceleme fırsatı sunacak.

Fizikçiler, Higgs bozonunun kendi kendisiyle etkileşimini birinci kere direkt ölçmeyi hedefliyor. Bu ölçümün, cihanın birinci anlarına ve uzun vadeli mukadderatına dair kritik ipuçları sağlayabileceği belirtiliyor. Artan data hacmi tıpkı vakitte son derece az gerçekleşen parçacık olaylarının yakalanma ihtimalini de artıracak.