CERN stänger av LHC för fyra år – satsar 1,5 miljarder dollar på framtidens partikelfysik

Här är en sammanställning av de viktigaste detaljerna kring nedstängningen av LHC och den kommande uppgraderingen.

Tidslinje och omfattning av nedstängningen

• De sista partikelstrålarna avslutades den 29 juni 2026, vilket markerade slutet för Run 3 och LHC:s över 16 år långa drift med partikelkollisioner (2010–2026) .
• Long Shutdown 3 (LS3) har omedelbart inletts. Nedstängningen förväntas pågå i upp till fyra år och involverar tusentals experter över hela CERN:s anläggningar och tunnlar .
• LS3-programmet omfattar omfattande underhåll, konsolidering och installationsarbete för att omvandla LHC till High-Luminosity LHC (HL-LHC) .

LHC:s vetenskapliga landvinningar

• Upptäckten av Higgsbosonen – Den 4 juli 2012 meddelade ATLAS- och CMS-samarbetena upptäckten av en ny boson som överensstämde med Standardmodellens Higgsboson, vilket avslutade en 50 år lång jakt . Upptäckten belönades med Nobelpriset i fysik 2013 .
• Run 1 (2010–2012): Första kollisionerna vid 3,5 TeV per stråle, ett världsrekord, vilket ledde till Higgs-upptäckten .
• Run 2 (2015–2018): Kollisioner vid 6,5 TeV per stråle; omfattande precisionsmätningar av Higgsbosonen och observation av många sällsynta processer .
• Run 3 (2022–2026): Proton- och tungjonskollisioner fortsatte, med den totala datamängden uppgående till hundratals inversa femtobarn .

HL-LHC-uppgraderingen – kostnad och tekniska detaljer

• Kostnad: HL-LHC är ett projekt på flera miljarder schweizerfranc. Den angivna siffran på cirka 1,5 miljarder dollar (ungefär 1,5–1,6 miljarder CHF) är i linje med projektets godkända budget för uppgraderingen, även om den exakta siffran varierar beroende på valuta och år. CERN:s pressmaterial beskriver det som en flerårig investering.
• Toppluminositetsökning: Uppgraderingen syftar till en faktor 10-ökning av den integrerade luminositeten, upp till 3000 fb⁻¹ totalt .
• Nya supraledande magneter: Kraftfullare 12-tesla kvadrupolmagneter (inre tripletter) kommer att fokusera strålarna tätare, jämfört med 8 T i nuvarande LHC .
• Crab cavities: Supraledande radiofrekvens-crab cavities kommer att rotera (luta) partikelgrupperna före kollisionen för att maximera frontalöverlappning, vilket korrigerar geometrisk luminositetsförlust .
• Andra uppgraderingar: Nya kollimatorer, avskärmning och uppgraderade detektorer (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb) ingår alla i LS3 .

Förväntad återstart och framtida kapacitet

• Data bör tas emot tidigast 2030 .
• Precisionsmätningar av Higgs – HL-LHC kommer att producera cirka 15 miljoner Higgsbosoner per år, vilket möjliggör detaljerade studier av Higgs-kopplingar och självväxelverkan.
• Sökningar efter mörk materia – Högre luminositet ökar känsligheten för svagt växelverkande massiva partiklar och andra signaler bortom Standardmodellen.
• Cirka 30 % större upptäcktsräckvidd för nya tunga partiklar – den avsevärt större datamängden utökar det massintervall över vilket nya partiklar kan upptäckas eller uteslutas jämfört med nuvarande LHC .

Observera: Siffran på 16 år är en avrundad uppskattning från de första kollisionerna (2010) till och med Run 3 (2026), även om maskinen var avstängd för LS2 (2019–2021) och tidigare underhållsperioder. Den faktiska drifttiden är närmare cirka 13 års faktisk kollisionstid under 16 kalenderår.