LHC skal oppgraderes til ny _sirkulær_ aksellerator

[Simen1]

Jeg leste at Large Hadron Collider, LHC i Cern er på slutten av sin levetid og skal oppgraderes først til "LHC high luminosity" og deretter erstattes av en ny sirkulær akselerator foreløpig kalt Future Circular Collider, FCC. Hvor ble det av planene om å bygge en lineær akselerator med mye høyere energier enn det man klarer med sirkulære? Man skulle jo tro at en slik eliminerer behovet for en ny sirkulær. Jeg har åpenbart gått glipp av noe her og håper noen kan forklare hva.

 

Edit: Om jeg ikke husker feil var det snakk om en lineær akselerator på et par km lengde og kollisjonsdetektor, altså ikke LINAC.

Endret 19. januar 2019 av Simen1

[-trygve]

Å si at LHC er på slutten av sin levetid er å ta litt hardt i. Vi er nå inne i Long shutdown 2, som er den andre planlagte oppgraderingspausen. Den skal vare til våren 2021. Deretter kommer tre år med data-taking ved en energi som er såvidt høyere enn det som har vært tilfellet hittil (14 TeV mot 13 TeV) og omtrent doblet intensitet i proton-strålene.

 

Long shutdown 3 er planlagt fra 2024 til halvveis inne i 2026. Etter det skal LHC in i den fasen som omtales som "high luminosity LHC". Da skal intensiteten opp en ny faktor 2,5. Hvor lengen høyluminiositets-fasen skal vare er ikke bestemt, men det blir antakelig en hel del år. Kanskje så mye som 10 hvis ting fungerer bra og vi finner spennende ting.

 

Hva som skjer etter LHC er uvisst. Det er ikke tatt hverken noen teknisk eller økonomisk/politisk beslutning der. Arbeidet med neste generasjon lineær kollisjonsmaskin har vært i gang i mange år og litt avhengig av hvor ambisiøst prosjekt man velger kan den begynne å bygges straks det finnes finansiering, eller det vil kreve videre teknisk utvikling i noen år til. En ny sirkulær kollisjonsmaskin har vært snakket litt om i noen år, men mye mindre ressurser har gått inn i det enn den lineære varianten. Men nå i det siste er det en del som har argumentert for at det er det som bør bli den neste maskinen. Sirkulære og lineære maskiner har begge sine fordeler og ulemper så det blir en avveiing hva man skal prioritere. Det ser uansett ut til at den neste maskinen må bli så stor og dyr at det kun blir én.

[Flin]

Nå har Higgs blitt funnet, super-symmetri finnes ikke og det er vanskelig å se for meg å forstå hvordan man skal rettferdiggjøre å bruke like mye penger der som man har gjort før. De har havnet i en litt uheldig situasjon der de ikke kan love noe nytt, samtidig som gravitasjonsbølger har blitt det alle snakker om. Personlig synes jeg at det burde være penger nok til alle, men hvis jeg måtte velge hadde jeg ikke valgt CERN. Kanskje vil vi se CERN tre litt tilbake, sammen med partikkelfysikk.

Ikke at mine spekulasjoner om dette er relevant for tråden.

[-trygve]

Jeg er egentlig mest opptatt av det som ikke er funnet. Vi vet at standardmodellen ikke er komplett, blant annet på grunn av at den ikke kan forklare mørk materie og materie/antimaterie-asymmetrien i universet. Så langt passer Higgs-bosonet som er funnet for perfekt inn i standardmodellen sin forutsigelse til å gi noe hint om hvordan standardmodellen skal utvides. Det er med andre ord god grunn til å fortsette å prøve å slå hull i standardmodellen. Jeg forstår godt at dette er et argument som ikke er spesielt godt egnet til å overbevise legfolk til å bruke mye penger på partikkelfysikk, men jeg håper virkelig at neste generasjon kollisjonsmaskin blir finansiert.

[Flin]

Det gjør jeg også, men som du sier det er ikke så lett å overbevise de som sitter med pengene. Det er jo ingen garanti for at neste generasjon med detektorer finner noe som helst nytt.

[Sandy Koufax]

Nå har Higgs blitt funnet, super-symmetri finnes ikke og det er vanskelig å se for meg å forstå hvordan man skal rettferdiggjøre å bruke like mye penger der som man har gjort før. De har havnet i en litt uheldig situasjon der de ikke kan love noe nytt, samtidig som gravitasjonsbølger har blitt det alle snakker om. Personlig synes jeg at det burde være penger nok til alle, men hvis jeg måtte velge hadde jeg ikke valgt CERN. Kanskje vil vi se CERN tre litt tilbake, sammen med partikkelfysikk.

 

Ikke at mine spekulasjoner om dette er relevant for tråden.

link?

 

eller utreding/forklaring.

[-trygve]

link?

 

eller utreding/forklaring.

Det var ikke min påstand, men jeg kan forklare likevel. De mange søkene etter supersymmetri som alle har gitt negativt resultat har begrenset det tilgjengelige parameterrommet (altså hvor stor masse partiklene kan ha etc) så mye at de som har liten tro på supersymmetri i utgangspuktet stort sett har erklært hypotesen enten for død eller fullstendig uinteressant på energiskalaen som er eksperimentelt tilgjengelig. De som i utgangspunktet har tro på supersymmetri holder stort sett fast ved håpet fremdeles og fortsetter å  søke.

[hekomo]

Det gjør jeg også, men som du sier det er ikke så lett å overbevise de som sitter med pengene. Det er jo ingen garanti for at neste generasjon med detektorer finner noe som helst nytt.

Men sannsynligheten er stor, er den ikke?

[Sandy Koufax]

Det var ikke min påstand, men jeg kan forklare likevel. De mange søkene etter supersymmetri som alle har gitt negativt resultat har begrenset det tilgjengelige parameterrommet (altså hvor stor masse partiklene kan ha etc) så mye at de som har liten tro på supersymmetri i utgangspuktet stort sett har erklært hypotesen enten for død eller fullstendig uinteressant på energiskalaen som er eksperimentelt tilgjengelig. De som i utgangspunktet har tro på supersymmetri holder stort sett fast ved håpet fremdeles og fortsetter å  søke.

å ja, takk for det.

 

det er en hel gruppe tilegnet dette på UiO ledet av Are Raklev, samt at det undervises i emnet Supersymmetri. ville da ha vært merkelig at de fortsatte med dette om fenomenet har blitt motbevist. 

[Flin]

Vet ikke om det er rettferdig å si at de som hadde liten tro på hypotesen fra begynnelsen har erklært den død. Når jeg første lærte om supersymmetri så tenkte jeg at det var en kul og smart teori. På mange måter virker det ganske logisk. Det neste vi lærte om var hvordan den originale hadde blitt eksperimentelt motbevise, men at det fantes en måte å forklare det på. Ved hjelp av symmetri-brudd kunne man komme seg rundt de eksperimentelle resultatene og man måtte bare komme seg litt høyere på energiskalaen. Hver gang man har gjort nettopp det, økt energi, har man på nytt ikke funnet noe. På ett eller annet tidspunkt falt jeg av supersymmetri vogna.

 

Jeg forstår at teorien har en del egenskaper som gjør den attraktiv og at den utgjør et rammeverk der man faktisk kan regne ut en del interessante ting, men det kanskje på tide å gå videre. Det blir et spørsmål om hvordan man bedriver forskning. Selvfølgelig, hvis det skulle skje noen gjennombrudd enten på den teoretiske eller eksperimentelle siden så vil, men per i dag virker teorien døende om den ikke er død allerede. Håper at ingen av dere sladrer til Raklev...

EDIT: En link
https://www.quantamagazine.org/physicists-debate-future-of-supersymmetry-20121120/
At jeg ikke har så mye tro på supersymmetr er kanskje ikke noe å bekymre seg over, men det er ganske mange eksperter og geniale forskere som tviler (ett eksempel).

 

Men sannsynligheten er stor, er den ikke?

 

Det er nok ikke jeg rett person til å svare på, jeg er ikke en ekspert på det området. Hvis jeg allikevel skal gi min mening: Nei jeg tror ikke det er sannsynlig at vi vil finne noe nytt ved mindre vi øker energien til CERN drastisk og ikke en gang da er det sikkert at vi finner noe. Dette er bare en mening jeg har basert på min begrenset kjennskap til de litt mer populære teoriene og den er ikke verdt veldig mye. Jeg tror -trygve er partikkelfysiker så han kan kanskje fortelle oss hvorfor og hvordan jeg tar feil.

 

Samtidig er min verdiløse mening kanskje instruktiv, fordi det er ikke ekspertene som bestemmer hva pengene brukes på. Alle argumentere hvorfor deres prosjekt burde bevilges penger og så tar politikere og deres rådgivere beslutninger. Når man bygde CERN viste man at man ville finne noe. CERN har også tatt en del penger på bekostning av andre fagfelt. Det som er i vinden nå er gravitasjonsbølger og her kan man garantere resultater. Hva er enklest å selge til den vitenskapelige verden og politikere? Jeg spår at det neste store prosjektet som blir finansiert i Europa er Einstein teleskopet og i USA blir det kanskje Cosmic Explorer. Begge er gravitasjonsbølge-detektorer.

Personlig, igjen min verdiløse mening, synes jeg at man burde bruke mye mer penger på vitenskap. Norge burde ikke bruke fire milliarder på en båt, men på å utvide grunnforskningen ved de norske universitetene og gi personer som Are Raklev mye mer penger.

Endret 15. februar 2019 av Flin

[-trygve]

Det er nok ikke jeg rett person til å svare på, jeg er ikke en ekspert på det området. Hvis jeg allikevel skal gi min mening: Nei jeg tror ikke det er sannsynlig at vi vil finne noe nytt ved mindre vi øker energien til CERN drastisk og ikke en gang da er det sikkert at vi finner noe. Dette er bare en mening jeg har basert på min begrenset kjennskap til de litt mer populære teoriene og den er ikke verdt veldig mye. Jeg tror -trygve er partikkelfysiker så han kan kanskje fortelle oss hvorfor og hvordan jeg tar feil.

Jeg ser ingen meningsfull måte å i det hele tatt vurdere sannsynligheten for at neste akseleratorgenerasjon vil gi nye store oppdagelser. Per i dag vet vi at standardmodellen (vår hittil beste beskrivelse av subatomær fysikk) ikke er komplett, men jeg kjenner ikke til noen eksperimentelle resultater som gir oss grunnlag for å forutsi på hvilken energiskala den neste oppdagelsen gjemmer seg.

[Sandy Koufax]

vil bare si at Are leser på dette forumet, så....

 

ellers holder jeg på å lære meg partikkelfysikk selv nå. har to teorier med tidsreiser og partikkelakseleratorer jeg ønsker se om kan "utføres". men trenger noen flere emner, og etter så får vi se.

[-trygve]

Det som er i vinden nå er gravitasjonsbølger og her kan man garantere resultater. Hva er enklest å selge til den vitenskapelige verden og politikere? Jeg spår at det neste store prosjektet som blir finansiert i Europa er Einstein teleskopet og i USA blir det kanskje Cosmic Explorer. Begge er gravitasjonsbølge-detektorer.

Jeg er forresten ikke enig med deg i hvor stort dette med gravitasjonsbølger er. Resultatene deres er superinteressante, men min følelse er at astronomi med gravitasjonsbølger kommer til å forbli en relativt liten nisje likevel. Kanskje på linje med nøytrino-astronomi.

[Simen1]

Det tror jeg også. Jeg tror det vil begrense seg til å triangulere gravitasjonsbølge-hendelser og analysere frekvens og amplitude på hver enkelthendelse. Det blir nok aldri et nytt "teleskop"

[Flin]

Forutsigelser fra den teoretiske siden av partikkelfysikk burde vel kunne gi noe ide om hva man kan oppdage. Kanskje noe sånt som di-baryon?

Det kommer til å strømme inn med deteksjoner fra Ligo-Virgo. For det meste blir det vel sortehull. Nøytronstjerner blir det nok også en del av. De begynner å sette meningsfulle begrensinger på styrken av den stokastiske bakgrunnen også. På ett eller annet tidspunkt kommer det en supernova også. Jeg tror det viktigste er at man har fått ny data, som allerede har ført til viktige resultater. På den andre siden, de hyper det nok opp litt mye, men de som sitter med pengene biter på.

Simen1, frekvens og amplitude analyse er jo akkurat det man gjør med lys. Om noen år kan vi ha flere tusen målinger av svartehull som kolliderer. 

[Sandy Koufax]

relevant:

 

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/02/12/why-supersymmetry-may-be-the-greatest-failed-prediction-in-particle-physics-history/?fbclid=IwAR2-sP2izoFLgH4R2lwEkvBYx2xKJ0qxNOOqugh5m0-CbaTJLPGAkZJln-Y#6df6b65a69e6

[Sandy Koufax]

ut i fra den artikkelen kan jeg mer om Supersymmetri-teorien enn jeg trodde.

 

at de forsøker å finne til det korrekte energinivået ved å introdusere anti-partikler som positroner, men at det ikke finnes bevis for dette i kollisjonene.

 

ok. jeg mener at selv om de finner noe, så kan det skyldes tilfeldigheter. derfor mener jeg at endelig standardmodell ikke blir funnet før introduksjonen av femto-teknologi. og slik projeksjonene er blir det ikke funnet noe før om en stund, med mindre vitenskapelig gjennombrudd. 

[kyrsjo]

Jeg leste at Large Hadron Collider, LHC i Cern er på slutten av sin levetid og skal oppgraderes først til "LHC high luminosity" og deretter erstattes av en ny sirkulær akselerator foreløpig kalt Future Circular Collider, FCC. Hvor ble det av planene om å bygge en lineær akselerator med mye høyere energier enn det man klarer med sirkulære? Man skulle jo tro at en slik eliminerer behovet for en ny sirkulær. Jeg har åpenbart gått glipp av noe her og håper noen kan forklare hva.

 

Edit: Om jeg ikke husker feil var det snakk om en lineær akselerator på et par km lengde og kollisjonsdetektor, altså ikke LINAC.

 

Hei!

 

LHC er absolutt ikke i slutten av sin levetid, men etter å ha kjørt mer eller mindre kontinuerlig siden 2015 (Long Shutdown 1, LS1) så er det igjen på tide med vedlikehold og oppgraderinger. Enter LS2, som varer ut 2020. Denne gangen er mye av det som skal gjøres forberedelser til High-Luminosity LHC (HiLumi), som skal starte i 2026, i tillegg til ymse oppgraderinger og tungt vedlikehold. HiLumi kommer til å kjøre lenge etterpå, kanskje som et "ledd i kjeden" med en fremtidig sirkulær maskin. Som navnet anntyder er målet med HiLumi å øke luminositeten, dvs. hvor mange kollisjoner som skjer pr. sekund i hvert eksperiment.

 

Utenfor HiLumi er ting litt mer uklart. Det er basically 3 konkurerende prosjekter:

• FCC-ee/FCC-hh: Future Circular Collider, electron-positron og hadron-hadron. Dette er en 80-100 km lang ring, først med elektroner for å studere Higgs etc., så nye magneter i samme tunell og protoner ved kjempehøy energi (100-ish TeV) for å lete videre oppover i energi. CERN leder studien, men det kan skje at de plutselig bestemmer seg for å bygge i Kina... På mange måter det nyeste prosjektet.
• ILC: International Linear Collider - elektron-positron kollisjonsmaskin opp til ca 500 GeV. Høy energi, nok til å f.eks. studere Higgs og toppkvarken, men når ikke så mye lenger enn dette. Prosjektet har hovedtyngde i Japan. Viktige spinoffs i teknologi for superledende mikrobølgecavities, som f.eks. kan brukes til å drive en røntgenlaser eller en nøytronkilde eller kanskje en Thoriumreaktor...
• CLIC: Compact Linear Collider - liknende ILC, men basert på en annen teknologi. Istedet for å plasere driv-elektronikken (Klystrons = digre vakuumrør) i korte intervaller langsmed maskinen, så står alle klystronene på ett sted på overflaten, hvor de brukes til å drive en "drive beam", som er en elektronstråle med veldig høy strøm. Denne drive-beamen fraktes så til der selve akseleratoren er, hvor den så bremses ned for å lage mikrobølgene man trenger for å drive akseleratoren. Selve akseleratoren er ikke superledende, men laget av små kobber-cavities som kjører på høy frekvens (12 GHz). Dette gjør at man kan nå mye høyere energier, ettersom kobber tåler sterkere elektriske felter enn en superleder (i allefall en kort stund om gangen...), og det gjør også at hele prosjektet er fysisk mindre, mer skalerbart i kolisjonsenergi, og lettere å vedlikeholde ettersom man ikke trenger en klystron ca. hver 5. meter, i 50 km... CLIC har også hatt mange viktige spinoffs, særlig innenfor å lage små og effektive akseleratorer f.eks. for strålebehandling, høyfrekvens-komponenter for andre akseleratorer etc. CLIC har hovedfokus mot CERN.

 

Hvilken som blir bygget, om noen? Foreløpig holder hele fagmiljøet pusten, men i prinsippet burde det komme en avgjørelse i 2020 når den neste europeiske strategien for partikkelfysikk skal vedtas.

 

I praksis så er det ikke noe opplagt valg, hvor mange faktorer spiller inn - noen fra fysikkens verden, og noen fra politikkens. Særlig viktig er det at vi foreløpig ikke har funnet noen helt nye partikler på LHC, men det er fremdeles veldig viktig å måle standardmodellen (inkl. Higgs) helt skikkelig, noe som krever en elektron-maskin... På en annen side så skjer det mye spennende med akseleratorteknologi ved bruk av plasma, som kanskje kan krympe størrelsen på en lineærakselerator en faktor 10 til 100 sammenliknet med CLIC, som allerede er krympet en faktor 3 sammenliknet med ILC.

[Sandy Koufax]

herregud, 100 km? de kommer til å grave ned hele Sveits. det er et lite land

 

så en ny elektron - positron kollider. det er jo spennende.

 

hvorfor går de ikke over til laser istedenfor radiofrekvens cavities? 

[kyrsjo]

herregud, 100 km? de kommer til å grave ned hele Sveits. det er et lite land

 

så en ny elektron - positron kollider. det er jo spennende.

 

hvorfor går de ikke over til laser istedenfor radiofrekvens cavities? 

 

Sveits er ikke sååå lite da:

 

 

Grunnen til at dagens design av høyenergi-colliders ikke går for plasma wakefield (enten laser-, eller vel så sannsynlig ved CERN ettersom vi har god tilgang på beams, beam-driven) er at det er en relativt uprøvd teknologi, og colliders som bruker dette er i dag på konsept-stadiet. Videre er det veldig vanskelig å akselerere positroner ved hjelp av plasma wakefield.

 

// Kyrsjo, som prokastinerer fra ... skriving av forelesning om high gradient RF cavities.