世界最大の粒子加速器が再稼働

世界で最も強力な粒子加速器であり、高エネルギー物理学の発見における極めて重要なツールである大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、2018年12月の休止後、4月22日に再稼働した。

スイスにある全長16マイルの超伝導体を運用・管理するCERNの声明によると、チームは金曜日の午後に加速器の慣らし運転を無事に完了したという。LHCは、イオン、クォーク、ボソン、その他の奇妙で突飛な粒子に関する有用なデータを再び収集できるようになるまで、さらに数か月のテストと準備を行う。CERNの投稿によると、最新の実験は「4500億電子ボルトの注入エネルギーで、反対方向に周回する2本の陽子ビーム」で構成されていた。

「これらのビームは入射エネルギーで周回し、比較的少数の陽子を含んでいた。高強度、高エネルギーの衝突は数ヶ月先だ」と、CERNのビーム部門責任者、ロドリ・ジョーンズ氏は声明で説明した。「しかし、最初のビームは、長い停止期間の大変な作業の後に加速器が無事に再起動したことを示すものだ。」

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2008年9月に初めて打ち上げられたLHCは、2018年12月に緊急修理とアップグレードのため一時的に停止された。これは加速器の歴史上2度目の長期停止となった。2013年には、LHCは2年間停止され、極低温および真空システムの修理と、多数の磁石の交換が行われた。また、システムのエネルギーは60%以上増加し、各陽子ビームのテラ電子ボルト（TeV）の測定値が8から13に上昇した。最近の停止でも同様の調整が行われた。

「LHC 自体は大規模な統合プログラムを経て、さらに高いエネルギーで稼働するようになり、インジェクター コンプレックスの大幅な改善により、アップグレードされた LHC 実験に大幅に多くのデータを提供する予定です」と、CERN の加速器および技術担当ディレクターのマイク ラモント氏は金曜日の声明で述べた。強化された LHC の潜在能力が最大限発揮されるかどうかはまだ不明だが、その背後にいる物理学者たちは 13.6 TeV の達成を目指している。これは、天の川銀河で記録された最も強力なガンマ線の一部が放出するエネルギーの 3 分の 1 近くに相当する。

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加速器が再充電されると、CERN は素粒子物理学実験の「Run 3」に突入し、クォークグルーオンプラズマなどの新しい物質状態を観測し、ビッグバン後の状態を再現する古いプロジェクトを継続します。LHC が最後に停止したとき、有名なヒッグス粒子、反物質の存在 (またはその欠如)、W 粒子と Z 粒子の重さなど、これまでにないほど多くのデータが生成されていました。2018 年以来の空白期間中、協力者はペタバイト単位の計算を掘り下げて、高エネルギー物理学の長年の謎を解明してきました。たとえば、今年 1 月だけでも、MIT の研究者が X(3872) と名付けた短命粒子を特定しました。

LHC は、次の段階で他の円形粒子加速器から得た知見も活用できる。4 月初旬、米国全土の協力者チームが、イリノイ州の現在は廃止されたテバトロン加速器の結果を使用して、これまでで最も正確な W ボソンの重量を算出した。CERN は、この測定結果を確認または反証できるようになり、これは素粒子物理学の基盤となる標準モデルに波紋を呼ぶ可能性がある。

つまり、LHC が再び稼働すれば、世界はより好奇心を掻き立てられ、おそらく少しは謎が薄れることになるだろう。