1 คะแนน โดย GN⁺ 4 시간 전 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • LHC เครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลกได้จบการเดินเครื่องทางฟิสิกส์ครั้งสุดท้ายแล้ว และ CERN ได้เข้าสู่ Long Shutdown 3 (LS3) เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับ High-Luminosity LHC
  • นับตั้งแต่การหมุนเวียนลำแสงครั้งแรกในปี 2008 ข้อมูลที่สะสมจาก Runs 1–3 ได้นำไปสู่ความสำเร็จสำคัญ เช่น การค้นพบ ฮิกส์โบซอน ในปี 2012 และการค้นพบฮาดรอนมากกว่า 85 ชนิด
  • HiLumi LHC ซึ่งมีกำหนดเริ่มเดินเครื่องในปี 2030 จะเพิ่มความส่องสว่างได้สูงสุดถึง 10 เท่าเมื่อเทียบกับการออกแบบเดิม เพื่อเสริมการศึกษาฮิกส์โบซอนอย่างละเอียดและการสำรวจที่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน
  • ระหว่าง LS3 ผู้เชี่ยวชาญหลายพันคนจะเปลี่ยน LHC เครื่องฉีดอนุภาค และอุปกรณ์ทดลองให้เป็นเวอร์ชัน HiLumi โดยในส่วนของ LHC เพียงอย่างเดียวจะมีการถอดและเปลี่ยน แม่เหล็กและชิ้นส่วนยาว 1.2 กม.
  • ATLAS และ CMS จะต้องรองรับการชนกันที่มากขึ้นอย่างมหาศาลและปฏิสัมพันธ์มากกว่า 5 พันล้านครั้งต่อวินาที จึงจำเป็นต้องยกเครื่องเทคโนโลยีทริกเกอร์และเครื่องตรวจจับครั้งใหญ่

การสิ้นสุดการเดินเครื่อง LHC และการเปลี่ยนผ่านสู่ LS3

  • LHC ถูกปิดลงหลังการเดินเครื่องทางฟิสิกส์ครั้งสุดท้าย และ CERN ได้เริ่ม Long Shutdown 3 (LS3)
  • LS3 เป็นโครงการขนาดใหญ่ที่รวมงานบำรุงรักษา การเสริมความแข็งแกร่ง การอัปเกรด และการติดตั้ง เพื่อเตรียมห้องปฏิบัติการให้พร้อมสำหรับยุค High-Luminosity LHC
  • LHC หมุนเวียนลำแสงครั้งแรกในเดือนกันยายน 2008 และสร้างการชนกันของโปรตอนครั้งแรกในปี 2009
  • ตลอดช่วงการเดินเครื่องสามรอบ Runs 1–3 ได้ส่งมอบข้อมูลปริมาณมหาศาลอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนให้กับอุปกรณ์ทดลอง

ผลงานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของ LHC

  • ผลงานที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือการค้นพบ ฮิกส์โบซอน ที่ประกาศโดยความร่วมมือ ATLAS และ CMS เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2012
    • การค้นพบนี้ยืนยันกลไกที่ถูกเสนอไว้เกือบครึ่งศตวรรษก่อนหน้า
  • หลังจากการค้นพบฮิกส์โบซอน LHC ยังสร้างความก้าวหน้าในอีกหลายด้าน
    • ค้นพบ ฮาดรอนมากกว่า 85 ชนิด
    • กำหนดขีดจำกัดการตัดความเป็นไปได้ของการค้นพบอนุภาคใหม่
    • สำรวจความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสาร
    • ศึกษาคุณสมบัติของ quark–gluon plasma
    • การวัดที่มีนัยสำคัญต่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์
  • นอกจากผลงานทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยังผลักดันความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์เครื่องเร่งอนุภาค เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวด คอมพิวติ้ง และความร่วมมือระหว่างประเทศ

เป้าหมายและกำหนดการของ HiLumi LHC

  • HiLumi LHC มีกำหนดเริ่มเดินเครื่องในปี 2030
  • มีแผนเพิ่มความส่องสว่างของคอลลাইเดอร์ให้สูงสุดถึง 10 เท่า เมื่อเทียบกับการออกแบบเดิม
  • จะสามารถเก็บชุดข้อมูลที่ใหญ่ขึ้นเพื่อศึกษาฮิกส์โบซอนได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
  • โอกาสในการค้นพบปรากฏการณ์ที่อยู่นอกเหนือ แบบจำลองมาตรฐาน ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
  • CERN กำลังปิดฉากช่วงการเดินเครื่องของ LHC เดิม และก้าวเข้าสู่จุดเปลี่ยนสู่ HiLumi LHC

ขอบเขตงานวิศวกรรมของ LS3

  • LS3 เป็นการดำเนินงานที่ครอบคลุมกว้างที่สุดในกลุ่มเครื่องเร่งอนุภาคของ CERN นับตั้งแต่สร้าง LHC
  • จนถึงปี 2030 จะมีผู้เชี่ยวชาญหลายพันคนจาก CERN และสถาบันพันธมิตรทั่วโลกเข้าร่วม
  • งานครอบคลุม LHC เครื่องฉีดอนุภาค และอุปกรณ์ทดลอง โดยจะเปลี่ยนทั้งหมดให้เป็น เวอร์ชัน HiLumi
  • โครงการซ่อมบำรุงที่จำเป็นยังดำเนินไปในทั้งกลุ่มเครื่องเร่งอนุภาคและสิ่งอำนวยความสะดวกการทดลอง
    • เสริมความแข็งแกร่ง SPS North Area
    • รื้อถอน target area ของ CNGS
    • เปลี่ยน ECN3 ให้เป็นสถานที่ fixed-target ความเข้มสูง
    • ปรับปรุงและซ่อมแซมสถานที่ ISOLDE
    • เสริมระบบความปลอดภัยของบุคลากร โครงข่ายไฟฟ้า และ technical gallery
  • ใน LHC จะมีการถอด แม่เหล็กและชิ้นส่วนยาว 1.2 กม. และแทนที่ด้วยอุปกรณ์ใหม่

การอัปเกรด ATLAS และ CMS

  • การทดลอง ATLAS และ CMS ในอุโมงค์ LHC จะได้รับการอัปเกรดครั้งใหญ่จนแทบกลายเป็นเครื่องตรวจจับชุดใหม่
  • เพื่อใช้ประโยชน์จากสมรรถนะของ HiLumi LHC จะต้องรองรับ การชนกันของโปรตอน-โปรตอน 140–200 ครั้ง ในแต่ละ bunch crossing
    • ในช่วงการเดินเครื่อง LHC รอบสุดท้าย ตัวเลขนี้อยู่ที่ราว 60 ครั้ง
  • ทั้งสองการทดลองต้องระบุและคัดเลือกการชนกันที่มีคุณค่าสำหรับการวิเคราะห์จากปฏิสัมพันธ์มากกว่า 5 พันล้านครั้งต่อวินาที
  • ด้วยเหตุนี้ ATLAS และ CMS จึงจะเปลี่ยน ระบบทริกเกอร์ ทั้งหมดเพื่อคัดเลือกเหตุการณ์ที่จะนำไปวิเคราะห์เพิ่มเติม
  • เทคโนโลยีเครื่องตรวจจับใหม่ก็จะถูกนำมาใช้ร่วมกัน
    • all-silicon tracking system ที่มี readout channel ระดับหลายพันล้าน มากกว่าระบบตรวจจับปัจจุบันอย่างมาก
    • high-precision timing detector ที่มีความละเอียดระดับหลายสิบพิโควินาที
    • calorimeter system ชุดใหม่ที่ทำงานได้ในระดับเมกะเฮิรตซ์

การวิจัยในช่วงไม่มีลำแสงและการกลับมาเดินเครื่องอีกครั้ง

  • ในช่วง LS3 จะไม่มีลำแสงอนุภาคหมุนเวียน
  • นักวิจัยหลายพันคนจะยังคงวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดมหาศาลที่สะสมในยุค LHC ต่อไป และดึงผลลัพธ์ทางฟิสิกส์ใหม่ ๆ ออกมา
  • พร้อมกันนั้นก็จะเตรียมอุปกรณ์สำหรับภารกิจทดลองในอนาคต
  • กลุ่มเครื่องเร่งอนุภาคมีกำหนด กลับมาเดินเครื่องแบบค่อยเป็นค่อยไปตั้งแต่ปี 2028
  • HiLumi LHC จะต่อยอดมรดกของ LHC เปิดฉากยุคใหม่ของฟิสิกส์พลังงานสูง และมอบโอกาสในการสำรวจจักรวาลและปัญหาพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ได้ลึกยิ่งขึ้น

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 4 시간 전
ความคิดเห็นบน Hacker News
  • เคยไปเยี่ยมชม CERN Open Days ในช่วงหยุดเดินเครื่องระยะยาวครั้งก่อน ซึ่งเป็นโอกาสหายากที่ผู้เข้าชมจะได้เข้าไปใน LHC
    เดินไปตาม beamline ประมาณ 500 เมตร และแม้จะมีอุปกรณ์ป้องกันมากมายขนาดนั้น แต่ตัวลำแสงเองกลับเล็กอย่างน่าทึ่ง
    ช่วงเวลาที่ได้ยืนอยู่ภายใน LHCb เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่ทำให้รู้สึกเกรงขามต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมากที่สุด และภาพถ่ายก็ถ่ายทอดออกมาไม่ได้เลย
    อาคารหลายชั้นใต้ดินทั้งหลังถูกปกคลุมด้วยสายเคเบิลและเซ็นเซอร์ และประสบการณ์ที่ได้ยืนอยู่ภายในเครื่องจักรที่ใหญ่ที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้นด้วยตัวเองนั้นยากจะบรรยายเป็นคำพูด
    ปริมาณความคิดและการวางแผนที่ใส่เข้าไปนั้นมหาศาล และเจ้าหน้าที่ CERN ก็อธิบายอย่างเป็นกันเองมาก
    ถ้ามีโอกาสไปเยี่ยมชมได้ แนะนำให้ไป โดยเฉพาะ ทัวร์พร้อมไกด์ และพยายามให้ตรงกับงาน Open Days ประจำปี

    • ในฐานะอดีต นักฟิสิกส์ LHCb ผมซ่อมสายเคเบิลที่คุณเห็นในโพรงนั้นอยู่หลายปี :)
      มองจากข้างในแล้ว มันไม่ได้สวยงามในอุดมคติอย่างที่คนนอกวงการจินตนาการเสมอไป
      มีโครงสร้างอำนาจแบบที่พบได้ทั่วไปในแวดวงวิชาการ นักศึกษาปริญญาเอกและโพสต์ด็อกถูกดึงไปทำงานบริการและงานเทคนิคแทนการวิจัยอิสระ และนักวิจัยมักต้องใส่ใจบทบาทเชิงสัญลักษณ์กับปัจจัยทางการเมืองมากกว่างานวิจัยจริง
      ผมเคยสงสัยว่าโมเดลเส้นทางอาชีพ PhD→Postdoc→Tenure→Professor มีไว้เพื่อสร้างความเชี่ยวชาญแท้จริง หรือกลับกันกันแน่
      ผมผิดหวังมากกับการที่งานวิจัยฟิสิกส์อนุภาคสมัยใหม่ผลิตบทความที่แทบเหมือนกันไปหมด และแทบไม่มีผลกระทบทางวิทยาศาสตร์นอกจากการเพิ่ม h-index เพื่อให้ได้ตำแหน่งถาวร
      ตอนนี้ผมอยู่ในวงการ IT และดีกว่ามาก แต่ท้ายที่สุดแล้วประสบการณ์ที่ได้ทำวิจัยที่ CERN ก็ยังเป็นประสบการณ์ที่ยอดเยี่ยมและได้เรียนรู้อะไรมากมาย
    • อีกอย่างที่ภาพถ่ายถ่ายทอดไม่ได้คือ เสียงดังแกร๊ก ๆ ต่อเนื่อง ที่ได้ยินอยู่ใต้ดิน
      ไกด์บอกว่าคนเก่ง ๆ ตรวจสอบแล้วก็ยังไม่รู้สาเหตุที่แท้จริง และน่าเสียดายที่ผมหาข้อมูลออนไลน์เกี่ยวกับเรื่องนี้ไม่เจอ
    • ผมรู้สึกคล้ายกันตอนเยี่ยมชม Gran Telescopio Canarias ที่ลาปัลมา หมู่เกาะคานารี
      กล้องโทรทรรศน์ขนาด 10.4 เมตรใหญ่มากจนถ่ายให้เห็นทั้งหมดได้ยาก และประสบการณ์ที่ได้รู้สึกถึงความน่าเกรงขามนั้นด้วยตัวเองเป็นเรื่องดีมาก
    • ตอนเป็นนักเรียนมัธยม ผมไปทัศนศึกษาวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ที่แคมปัส Superconducting Super Collider
      แม้จะเทียบไม่ได้กับการได้ยืนข้างอุปกรณ์ที่สร้างเสร็จจริงและทำวิทยาศาสตร์ได้จริง แต่ก็มีส่วนของท่อ beam tube พร้อมเครื่องมือวัดและแม่เหล็กหลายชิ้นจัดแสดงอยู่ และยังมีนักศึกษาฝึกงานภาคฤดูร้อนด้วย
      ก่อนที่ผมจะสมัคร สภาคองเกรสก็ตัดงบประมาณ และตอนนั้นเองที่ผมเริ่มเข้าใจว่าการเมืองทำงานอย่างไรในวงการวิทยาศาสตร์ ทำให้จินตนาการแบบเด็ก ๆ ว่าระบบควรทำงานอย่างไรพังทลายลง
    • ตอนที่ไป CERN ในปี 2002 การ ก่อสร้าง LHC กำลังดำเนินอยู่แล้ว และยังได้ชมไซต์ก่อสร้างของ detector รุ่นแรก ๆ ตัวหนึ่งด้วย
      มันเป็นอุปกรณ์ที่ใหญ่มหึมาจริง ๆ และในตอนนั้นระบบเก็บข้อมูลแบบหลายพาสกับศูนย์ข้อมูลของ detector ซึ่งออกแบบมาให้รวบรวมข้อมูลระดับเทราไบต์ภายในเสี้ยววินาทีนั้นน่าประทับใจมาก
      ศูนย์ข้อมูลกลางที่มีหนึ่งใน backbone อินเทอร์เน็ตของยุโรปและ data silo ก็น่าทึ่งเช่นกัน
      ตามมาตรฐานยุคนั้น พลังประมวลผลและความจุจัดเก็บข้อมูลแทบเกินจินตนาการ แต่ตอนนี้ความหนาแน่นของข้อมูลและการประมวลผลเพิ่มขึ้นมาก ตัวเลขเดิม ๆ คงดูไม่น่าประทับใจเท่าเดิมแล้ว
  • สงสัยว่าการ ยกเลิก Superconducting Super Collider เป็นกำไรสุทธิหรือขาดทุนสุทธิต่อวิทยาศาสตร์โดยรวมกันแน่
    ถ้าสร้างเสร็จ มันน่าจะมีพลังงานลำแสงสูงกว่า LHC ที่อัปเกรดในปี 2030 เกือบ 3 เท่า (20TeV เทียบกับ 7TeV)
    แต่คำถามสำคัญไม่ใช่วิทยาศาสตร์ แต่เป็นการเมือง
    การดำเนินงานและงบประมาณของ SSC จะยังคงอยู่ได้ไหมท่ามกลางวิกฤตเศรษฐกิจสหรัฐฯ ในปี 2001, 2008 และ 2020?
    เราสามารถจินตนาการเส้นเวลาได้ว่า SSC ค้นพบฮิกส์โบซอนก่อน ทำให้ LHC ถูกยกเลิก ล่าช้า หรือขาดงบประมาณ แล้วสุดท้าย SSC เองก็ถูกปิดในช่วง Great Recession ปี 2008 หรือช่วงที่รัฐบาลสหรัฐฯ รัดเข็มขัด
    ถ้าอย่างนั้น วันนี้เราอาจไม่มีทั้ง SSC และ LHC ก็ได้
    ในทางกลับกัน SSC อาจเร่งการค้นพบอื่น ๆ ให้เร็วขึ้น 10–15 ปีก็ได้
    SSC มีกำหนดเริ่มเดินเครื่องช่วงปลายทศวรรษ 1990 ส่วน LHC ค้นพบฮิกส์ในปี 2012

    • เท่าที่ได้ยินมา แม้ SSC จะมีกำลังสูงกว่า แต่ luminosity (ความส่องสว่าง) ต่ำกว่า LHC มาก จึงน่าจะมี noise มากกว่ามาก
    • การยกเลิก SSC อาจช่วยหลีกเลี่ยงฝันร้ายของการสิ้นเปลืองพลังงานเกินระดับที่จำเป็นต่อการค้นหาฮิกส์ก็ได้
      และถ้ามองวิทยาศาสตร์โดยรวม การย้ายทรัพยากรจาก ฟิสิกส์อนุภาคพื้นฐาน ไปยังด้านอื่นอาจเป็นผลดีก็ได้
  • รู้สึกว่าพาดหัวออกจะเกินจริงไปหน่อย
    ไม่ใช่การบอกลา LHC แต่เป็นการ อัปเกรดกำลังขึ้น 10 เท่า

    • อาจเป็นเพราะขนาดการอัปเกรดใหญ่มากจนหลังจากนั้นจะเรียกว่า HL-LHC
    • พลังงานต่อการชนแทบจะเท่าเดิม แต่เป็นการ เก็บข้อมูลมากขึ้น 10 เท่า
    • ผมก็มีปฏิกิริยาแบบเดียวกัน
      คิดว่า “จะเลิกใช้ LHC แล้วเหรอ? ทำไมไม่ได้ยินข่าวใหญ่ขนาดนั้นเลย?” แต่ปรากฏว่าพาดหัวทำให้เข้าใจผิดโดยสิ้นเชิง
    • ประมาณหนึ่งสัปดาห์ก่อน ผมท่องอินเทอร์เน็ตแล้วเห็นโพสต์ที่มีลิงก์ไปหน้าเว็บทฤษฎีสมคบคิด พาดหัวประมาณว่า “CERN ค้นพบบางอย่างที่น่าตกใจมากจนต้องปิดทันที” แล้วก็ขำ
      เนื้อหาแนวว่าพวกเขาค้นพบความจริงของจักรวาลอย่างพระเจ้าหรือมนุษย์ต่างดาว แล้วกลัวมากจนเลิกทำวิทยาศาสตร์ และเตรียมรับมือกับ “ความจริง” ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ว่าจะถูกเปิดเผย
      ไม่น่าแปลกใจที่สังคมจะโง่ลงในระดับพื้นฐาน เมื่อแหล่งข้อมูลที่ผู้คนเชื่อถือเต็มไปด้วยเรื่องไร้สาระที่เห็นได้ชัดว่าเป็นเท็จแบบนี้
      รอวันที่ LHC กลับมาเดินเครื่องอีกครั้ง ให้พาอนุภาคเล็ก ๆ วิ่งวนในวงแหวนเหมือน cosmic demolition derby เพื่อค้นหาชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของความเป็นจริง แล้วตั้งชื่อแปลก ๆ ให้พวกมัน
    • ไม่ใช่กำลัง แต่เป็น luminosity
  • ผมไปเยี่ยมชม CERN เมื่อเดือนกรกฎาคมปีที่แล้ว และโชคดีได้เข้ากรุ๊ปทัวร์
    ไกด์ทัวร์เป็นนักวิจัยโพสต์ด็อก เขาบอกว่าในทัวร์ทั่วไป ช่วงที่จะลงลิฟต์ไปข้างล่างได้มีแค่ช่วง หยุดเดินเครื่องระยะยาว เท่านั้น
    ดังนั้นตอนนี้ที่มีงานกับ LHC กำลังดำเนินอยู่ อาจเป็นช่วงดีที่สุดในการไปทัวร์ และผมเองก็อาจกลับไปอีก
    ต่อให้ลงไปข้างล่างไม่ได้ ทัวร์ก็ยอดเยี่ยมมาก
    ได้เห็นประวัติศาสตร์ 70 ปี อุปกรณ์เครื่องเร่งอนุภครุ่นแรก ๆ และวิวห้องควบคุม ATLAS ตัวสถานที่ให้ความรู้สึกน่าเกรงขาม และดูเหมือนเป็นหลักฐานถึงความมุ่งมั่นระยะยาวของยุโรปต่อการวิจัยวิทยาศาสตร์เพื่อประโยชน์สาธารณะ

  • ตอนเป็นนักศึกษาปริญญาตรี ผมเคยมีส่วนร่วมเล็ก ๆ ในงานวิจัย ATLAS insertable B layer ช่วง Long Shutdown ครั้งแรก
    ตลอด 3 ปีนั้น ดีเทกเตอร์ทั้งหมดได้รับการอัปเกรดครั้งใหญ่ และผมก็สนใจมากว่าระบบปัจจุบันจะถูกอัปเกรดอย่างไรในช่วงหยุดเดินเครื่องครั้งนี้
    ITK ของ ATLAS ฟังดูเหมือนเป็นคนละระดับแบบสุดโต่งเมื่อเทียบกับ insertable B layer
    จำนวนแชนเนลเพิ่มจาก 8 ล้านเป็น 5 พันล้าน
    ผมสงสัยว่า ITKpix จะคล้ายกับ T3MAPs CMOS หรือเซ็นเซอร์ FEI4 ที่เราเคยใช้อยู่บ้างไหม แต่พอลองค้นดูก็พบว่าค่อนข้างต่างกันและเจ๋งมากจริง ๆ: https://cds.cern.ch/record/2928802/files/ATL-ITK-PROC-2025-0...

  • ช่วงนี้ผมอ่านมาว่า CERN กำลังจัดเก็บ ข้อมูลการชนกันมากกว่า 1 เอกซะไบต์
    เพิ่มขึ้นจาก 600PB ในช่วง Long Shutdown ครั้งก่อน: https://information-technology.web.cern.ch/sites/default/fil...
    ถือว่าสุดยอดมาก

    • แถมทั้งหมดนั้นยังใช้ ZFS ด้วย
  • ยังขำอยู่เลยกับคำสะกดผิดที่บางครั้งหลุดผ่านไปในเอกสารทางการ
    https://www.google.com/search?q=site%3Acern.ch+%22large+hard...

  • ในฐานะคนที่เคยมีส่วนร่วมเล็กน้อยกับ ATLAS TDAQ/HLT ช่วงต้นทศวรรษ 2000 พอได้เห็นก้าวถัดไปเริ่มเป็นรูปเป็นร่างก็รู้สึกแปลก ๆ เหมือนกัน

  • สำหรับคนที่อยากไปเยี่ยมชมแบบพิเศษ ตอนนี้เป็นจังหวะที่ดีมาก
    ช่วง Long Shutdown เป็นช่วงเดียวที่สามารถเข้าเยี่ยมชมสถานที่หลายแห่งซึ่งปกติเข้าไม่ได้
    ยังไม่ได้ยืนยันอย่างเป็นทางการ แต่ดูเหมือนว่าจะมี Open Days หลังฤดูร้อนปีหน้า คล้ายกับปี 2019
    แม้ช่วงเวลาจะสั้น แต่ในไม่กี่วันนั้นจะเข้าถึงได้แทบทุกที่ รวมถึงการลงไปในอุโมงค์ LHC และยังมีสถานที่อื่น ๆ ที่น่าสนใจแบบเหลือเชื่ออีกมาก
    ระหว่างนั้น นิทรรศการถาวรและทัวร์พร้อมไกด์ก็ยังมีอยู่เรื่อย ๆ ถ้าสนใจก็แวะมาดูวิทยาศาสตร์สุดเจ๋งได้
    นี่คือวิทยาศาสตร์ที่สร้างขึ้นด้วยเงินภาษีของพวกคุณ