粒子物理學家利用這種新的粒子探測器探索「新物理」

在5年的工作之後，EPFL的物理學家和大約800名參與歐洲核子研究中心LHCb項目的國際研究人員，剛剛邁出了重要的一步，他們建造了一種新的探測器——一種名為scifill的閃爍光纖追蹤器——從對撞機中獲取更多的數據。

歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)每秒產生數億次的質子碰撞。但是，研究大型強子對撞機(LHCb)實驗的研究人員使用安裝在加速器上的探測器，只能記錄其中的2000次碰撞。他們確信，大量未被捕獲的數據能夠回答一些尚未解決的問題。

在基本粒子物理學中，標準模型——最能描述這一領域現象的理論——已經得到了很好的檢驗，但是研究者們知道這個難題還沒有完成。這就是為什麼他們研究的現象並沒有被標準模型所解釋。「新物理」的探索試圖解釋在大爆炸后反物質的消失，以及暗物質的性質，儘管它代表了宇宙的30%，但在這一點上只能通過天文測量來探測。

來自EPFL高能物理實驗室的Aurelio Bay說:「為了從LHC的數據中獲取更多的信息，我們需要新的LHCb探測器的技術。」EPFL已經與幾家研究機構合作開發了新設備，將在2020年進行升級。

使用閃爍光纖來檢測粒子

經過5年的努力，EPFL的物理學家和800名參與LHCb項目的國際研究人員，剛剛邁出了重要的一步，大大增強了他們的實驗設備。他們已經決定建造一個新的探測器——一個稱為SciFi的閃爍光纖追蹤器。

「追蹤器」的構造已經開始，它包含10,000公里的閃爍纖維，直徑為0.25毫米。當粒子穿過它們時，光纖會發出光信號，這些信號將被光放大二極體接收。這些閃爍的纖維將被安排在3個面板中，測量5×6米，安裝在一塊磁鐵的後面，粒子從LHC加速器碰撞點處退出。這些粒子將穿過幾個纖維的「墊子」，並將它們的能量儲存在路上，產生一些光的光子，然後變成一個電信號。

粒子如何穿越纖維的數據將足以重建它們的軌跡。物理學家將利用這些信息恢復原始的物理狀態。「我們要做的就是追蹤這些粒子的旅程回到起點。」這應該能讓我們對140億年前發生的事情有一些了解，在反物質消失之前，留給我們今天的事情，」

巨大的數據流

SciFi是獲取最高速度數據的一個關鍵組件，因為它包括用來保存有用數據的過濾器。在一個理想的世界里，物理學家會收集和分析所有的數據，而不需要使用太多的過濾器。但這需要大量的數據。

「我們可能已經達到極限了，因為我們當然必須在某個地方保存數據。」首先，我們使用磁性存儲器，然後在LHC電網上發布數據，這些數據包括義大利、荷蘭、德國、西班牙、歐洲核子研究中心、法國和英國的機器。許多國家正在參與其中，對這些數據的大量研究正在同時進行。他指著他的電腦屏幕說:紅色被用來表示那些工作不順利的項目，或者那些已經嘗試了好幾天的項目。

貝巧妙地將這一倡議轉變成物理學家的觀點:「如果LHC沒有足夠的力量來揭示新物理，那麼這一切將為我這一代的物理學家們所接受!」我們將不得不為下一代想出一個新機器。」