Μια νέα σελίδα άνοιξε στη λειτουργία του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN, καθώς για πρώτη φορά πραγματοποιήθηκαν συγκρούσεις δεσμών πρωτονίων με ιόντα οξυγόνου. Η ειδική αυτή ερευνητική εκστρατεία ξεκίνησε στις 29 Ιουνίου και θα διαρκέσει έως τις 9 Ιουλίου 2025, περιλαμβάνοντας —για πρώτη φορά στην ιστορία— δύο ημέρες συγκρούσεων πρωτονίων–οξυγόνου, ακολουθούμενες από δύο ημέρες συγκρούσεων οξυγόνου–οξυγόνου και μία ημέρα συγκρούσεων νεονίου–νεονίου. Μεταξύ των πειραματικών σταδίων, προβλέπεται χρόνος για ρυθμίσεις και δοκιμές του επιταχυντικού συστήματος.
Η ερευνητική αυτή φάση καλύπτει ένα ευρύ φάσμα στόχων, από τη μελέτη των κοσμικών ακτίνων και της ισχυρής πυρηνικής δύναμης έως τη διερεύνηση της πλάσματος κουάρκ–γλοιονίων, με τους ερευνητές των πειραμάτων του LHC να αναμένουν πολύτιμα νέα δεδομένα.
Η έναρξη των συγκρούσεων σηματοδοτεί την ολοκλήρωση μιας πολύμηνης και πολύπλοκης προετοιμασίας που ξεκίνησε στα μέσα Απριλίου, ενώ οι πρώτες μελέτες σκοπιμότητας είχαν ήδη ξεκινήσει από το 2019. Κάθε επιταχυντής της αλυσίδας του CERN χρειάστηκε ειδική ρύθμιση για την επιτάχυνση ιόντων οξυγόνου και νεονίου, που παράγονται στον Linac3 και στη συνέχεια διοχετεύονται στον δακτύλιο LEIR, στον Συγχροτρόνιο Πρωτονίων (PS), στο Super Proton Synchrotron (SPS) —το οποίο θα στείλει επίσης δέσμες οξυγόνου σε πειράματα με σταθερό στόχο στην «Βόρεια Περιοχή»— και τελικά στον LHC.
Όπως εξηγεί ο ειδικός στα ιόντα του LHC, Roderik Bruce, η τρέχουσα φάση των συγκρούσεων πρωτονίων με ιόντα οξυγόνου αποτελεί την πλέον απαιτητική. Λόγω της διαφοράς στον λόγο φορτίου προς μάζα, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του επιταχυντή επηρεάζει με διαφορετικό τρόπο τα πρωτόνια και τα ιόντα οξυγόνου, κάτι που θα οδηγούσε σε αστοχία σύγκλισης των δεσμών χωρίς κατάλληλες διορθώσεις. Για να εξασφαλιστεί η ακριβής σύγκρουση στο κέντρο των τεσσάρων βασικών πειραμάτων του LHC (ALICE, ATLAS, CMS και LHCb), οι μηχανικοί ρυθμίζουν με ακρίβεια τη συχνότητα περιστροφής και την ορμή κάθε δέσμης.
Ωστόσο, δεν είναι μόνο τα τέσσερα μεγάλα πειράματα που συμμετέχουν στη φάση αυτή. Το πείραμα LHCf, το οποίο εστιάζει στη μελέτη κοσμικών ακτίνων μέσω της ανάλυσης σωματιδίων μικρής γωνίας που παράγονται στις συγκρούσεις, εγκατέστησε ανιχνευτή 140 μέτρα από το σημείο σύγκρουσης του ATLAS για την παρατήρηση των συγκρούσεων πρωτονίων–οξυγόνου. Ο ανιχνευτής αυτός θα αφαιρεθεί και θα αντικατασταθεί από θερμιδομετρητή που θα χρησιμοποιηθεί στις συγκρούσεις οξυγόνου–οξυγόνου και νεονίου–νεονίου.
Η παρούσα εκστρατεία αποτελεί επίσης ευκαιρία για την περαιτέρω δοκιμή της κολλιμάτωσης με κρυστάλλους, μιας τεχνολογικής αναβάθμισης του συστήματος κολλιματώσεων του LHC, απαραίτητης για τον περιορισμό του φαινομένου των «αύρων» ιοντικών δεσμών — δηλαδή σωματιδίων που παρεκκλίνουν από την κύρια τροχιά. Καθώς το συμβατικό σύστημα κολλιματώσεων είναι λιγότερο αποτελεσματικό στις δέσμες ιόντων, ορισμένοι κρυσταλλικοί κολλιματωτές θα τοποθετηθούν για δοκιμές πριν την έναρξη των επόμενων φάσεων με οξυγόνο και νέον.
Το CERN, για ακόμη μια φορά, εισέρχεται σε αχαρτογράφητα επιστημονικά εδάφη, ανοίγοντας νέους δρόμους για την κατανόηση των θεμελιωδών δυνάμεων και της ύλης στο Σύμπαν.
