Gelecek yılki kurşun-kurşun fiziği çalışmasına hazırlık olarak, 18 Kasım Cuma günü LHC’de kurşun iyonlarının çarpıştırıldığı bir test gerçekleştirildi. Bu sayede deneyler yeni dedektörleri ve yeni veri işleme sistemlerini doğrulama şansı buldu.
Bu yılın Temmuz ayında 13,6 TeV’lik rekor enerjide proton-proton çarpışmalarını içeren Run 3’ün başarılı bir şekilde başlatılmasının ardından sırada kurşun çekirdekler ile etkileşim vardı. Dört yıllık bir aradan sonra geçtiğimiz Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) bu etkileşim gerçekleştirildi.
Kuark-gluon plazması (QGP), temel bileşenlerin, kuarkların ve gluonların, nükleonların içinde kısıtlanmadığı, ancak çok daha büyük bir hacimde hareket edebildiği ve etkileşime girebildiği bir madde durumu, 208 nükleona (proton ve nötron) sahip kurşun çekirdekleri kullanılarak incelenmektedir.
Geçtiğimiz Cuma günü gerçekleştirilen test sırasında kurşun çekirdekler hızlandırıldı ve 5.36 TeV’lik rekor bir enerjide çarpıştırıldı. Bu, 2023 ve takip eden Run 3 ve Run 4 yılları için planlanan kurşun-kurşun çarpışma fiziği çalışmalarının geliştirilmesinde önemli bir dönüm noktasına işaret ediyor.
Yüksek Parlaklıklı LHC için, CERN iyon enjektör kompleksi, kurşun-iyon demetlerinin toplam yoğunluğunun iki katına çıkmasını sağlamak amacıyla bir dizi iyileştirmeden geçmiştir.
Bunu yapmak için, Süper Proton Senkrotronu (SPS) “momentum kayma istiflemesi” olarak bilinen bir işlemde kullanılmaktadır.
Birbirinden 100 nanosaniye ile ayrılan dört kurşun-iyon demetinden oluşan iki parti, 50 nanosaniye ile ayrılan 8 kurşun demetinden oluşan tek bir parti üretmek için işleme alınmaktadır.
Bu şekilde, LHC’ye enjekte edilen toplam demet sayısını 2. Çalışmada 648’den 3. ve sonraki çalışmalarda 1248’e çıkarmak mümkün olacaktır. LHC, tüm geliştirmeler tamamlandıktan sonra önceki çalışmalara kıyasla 10 kat daha fazla ağır iyon çarpışması sunacaktır.
Bu test aynı zamanda kurşun-iyon çarpışması araştırmalarına odaklanan LHC deneyi ALICE için de önemli bir dönüm noktası oldu. LHC’nin en son kapatılması sırasında ALICE aygıtına tamamen yeni veya önemli ölçüde daha iyi birkaç dedektörün yanı sıra veri işleme için yeni donanım ve yazılım eklendi.
Çarpışmalarda oluşan parçacıkların yörüngelerinin ve özelliklerinin yeniden yapılandırılmasında, yeni dedektörler daha iyi bir uzaysal çözünürlük sunmaktadır. Geliştirilmiş ekipman ve işleme zinciri ayrıca tüm çarpışma bilgilerini iki kat daha hızlı bir şekilde kaydedebiliyor.
Yükseltilmiş ve yeni kurulmuş alt sistemlerini daha yüksek enerjili ve 50ns demet aralıklı yeni ağır iyon ortamında devreye almak için diğer deneyler test çalışmasından yararlandı.
3. Çalışmada ATLAS, ağır iyon fiziği için veri toplamayı iyileştirmeyi amaçlayan seçim (tetikleme) yazılımındaki değişiklikleri değerlendirdi. Daha çeşitli “ultra çevresel çarpışmaları” tespit edebilen yeni bir parçacık izi tetikleyicisi özellikle fizikçiler tarafından test edildi. CMS, yüksek enerjili kurşun-kurşun çarpışmalarından tam olarak faydalanmak için bir dizi okuma, veri toplama, tetikleme ve yeniden yapılandırma zincirini geliştirdi.
CMS, LHC tarafından sağlanan kurşun-kurşun dolgular sayesinde tüm sistemi ışınla birlikte devreye alabildi ve 2023 ağır-iyon çalışmaları için daha da optimize edilebilecek yerleri belirleyebildi.
Son derece yüksek parçacık çokluklarına sahip kurşun-kurşun çarpışmaları gerçekleştiğinde, LHCb yepyeni dedektörünü devreye almaya başladı. Deneye özel olan ve LHCb çarpışma alanına soy gazları enjekte etmeyi amaçlayan yeni SMOG2 cihazı, LHCb tarafından kurşun-kurşun çarpışmalarına ek olarak sabit hedef modunda kurşun-argon çarpışmalarını toplamak için kullanıldı.
2022 kurşun-kurşun programı, kısa süresine rağmen LHC hızlandırıcısı, deneyler ve CERN’in ağır-iyon enjektör kompleksi için bir başarı olarak görülebilir. İlk kez, yeni bir rekor enerjide kurşun-kurşun çarpışmaları dört büyük LHC dedektörü tarafından gözlemlendi ve kaydedildi. Şimdi bilim insanları 2023’teki ağır iyon fiziği kampanyasını ve onu takip eden yılları bekliyor.
Kaynak: home.cern/news
