- LHC, máy gia tốc hạt mạnh nhất thế giới, đã hoàn tất đợt vận hành vật lý cuối cùng, và CERN bước vào Long Shutdown 3 (LS3) để chuẩn bị cho High-Luminosity LHC
- Dữ liệu tích lũy từ Runs 1–3 kể từ khi chùm tia đầu tiên lưu thông năm 2008 đã dẫn tới những thành tựu lớn như phát hiện boson Higgs năm 2012 và phát hiện hơn 85 hadron
- HiLumi LHC, dự kiến đi vào hoạt động năm 2030, sẽ tăng độ sáng lên tối đa gấp 10 lần so với thiết kế ban đầu, qua đó tăng cường nghiên cứu chính xác về boson Higgs và tìm kiếm vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn
- Trong thời gian LS3, hàng nghìn chuyên gia sẽ chuyển đổi LHC, các máy tiêm và thiết bị thí nghiệm sang phiên bản HiLumi, riêng tại LHC sẽ tháo dỡ và thay thế 1,2 km nam châm và linh kiện
- ATLAS và CMS sẽ phải xử lý số vụ va chạm nhiều hơn rất nhiều cùng hơn 5 tỷ tương tác mỗi giây, nên cần thay đổi lớn về công nghệ trigger và detector
Kết thúc vận hành LHC và chuyển sang LS3
- LHC đã được tắt sau đợt vận hành vật lý cuối cùng, và CERN bắt đầu Long Shutdown 3 (LS3)
- LS3 là một chương trình quy mô lớn gồm bảo trì, gia cố, nâng cấp và lắp đặt, nhằm chuẩn bị phòng thí nghiệm cho giai đoạn High-Luminosity LHC
- LHC đã cho lưu thông chùm tia đầu tiên vào tháng 9/2008 và tạo ra các va chạm proton đầu tiên vào năm 2009
- Trong ba giai đoạn vận hành Runs 1–3, cỗ máy này đã cung cấp lượng dữ liệu chưa từng có cho các thiết bị thí nghiệm
Những thành tựu khoa học và công nghệ của LHC
- Thành tựu nổi tiếng nhất là việc các Collaborations ATLAS và CMS công bố phát hiện boson Higgs vào ngày 4/7/2012
- Phát hiện này xác nhận một cơ chế đã được đề xuất gần nửa thế kỷ trước
- Sau boson Higgs, LHC tiếp tục tạo ra tiến bộ trên nhiều lĩnh vực
- phát hiện hơn 85 hadron
- thiết lập các giới hạn loại trừ cho việc phát hiện hạt mới
- tìm kiếm sự bất đối xứng giữa vật chất và phản vật chất
- nghiên cứu các tính chất của quark–gluon plasma
- thực hiện các phép đo có ý nghĩa quan trọng với vật lý thiên văn
- Ngoài thành tựu khoa học, LHC còn thúc đẩy tiến bộ trong khoa học máy gia tốc, công nghệ siêu dẫn, điện toán và hợp tác quốc tế
Mục tiêu và lịch trình của HiLumi LHC
- HiLumi LHC dự kiến bắt đầu vận hành vào năm 2030
- Máy va chạm này có kế hoạch tăng độ sáng lên tối đa 10 lần so với thiết kế hiện tại
- Điều đó cho phép thu thập các tập dữ liệu lớn hơn để nghiên cứu boson Higgs với độ chính xác cao hơn
- Khả năng phát hiện các hiện tượng vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn cũng sẽ tăng lên
- CERN đang khép lại giai đoạn vận hành LHC hiện tại và bước vào một cột mốc chuyển tiếp hướng tới HiLumi LHC
Phạm vi công việc kỹ thuật trong LS3
- LS3 là đợt can thiệp sâu rộng nhất tại tổ hợp máy gia tốc CERN kể từ khi LHC được xây dựng
- Từ nay đến năm 2030, hàng nghìn chuyên gia từ CERN và các tổ chức đối tác trên khắp thế giới sẽ tham gia
- Phạm vi công việc bao gồm LHC, các máy tiêm và thiết bị thí nghiệm, nhằm chuyển chúng sang phiên bản HiLumi
- Các dự án bảo trì thiết yếu cũng sẽ được thực hiện trên toàn bộ tổ hợp máy gia tốc và cơ sở thí nghiệm
- gia cố SPS North Area
- tháo dỡ khu vực target của CNGS
- chuyển đổi ECN3 thành cơ sở fixed-target cường độ cao
- cải tạo cơ sở ISOLDE
- gia cố hệ thống an toàn nhân sự, lưới điện và các technical gallery
- Tại LHC, 1,2 km nam châm và linh kiện sẽ được tháo dỡ và thay bằng thiết bị mới
Nâng cấp ATLAS và CMS
- Các thí nghiệm ATLAS và CMS trong hang động LHC sẽ trải qua đợt nâng cấp lớn, gần như biến thành các detector mới
- Để khai thác hiệu năng của HiLumi LHC, chúng phải xử lý 140–200 va chạm proton–proton ở mỗi bunch crossing
- trong giai đoạn vận hành LHC cuối cùng, con số này chỉ khoảng 60
- Hai thí nghiệm phải nhận diện và chọn ra những va chạm đáng phân tích trong hơn 5 tỷ tương tác mỗi giây
- Vì vậy, ATLAS và CMS sẽ thay thế hoàn toàn hệ thống trigger dùng để chọn các event đưa vào phân tích tiếp theo
- Các công nghệ detector mới cũng sẽ được đưa vào sử dụng
- all-silicon tracking system với số lượng readout channel lên tới hàng tỷ, nhiều hơn rất nhiều so với detector hiện tại
- timing detector độ chính xác cao với độ phân giải ở mức vài chục picô giây
- calorimeter system mới có thể vận hành ở tốc độ megahertz
Nghiên cứu trong thời gian không có chùm tia và tái khởi động
- Trong thời gian LS3, sẽ không có chùm hạt nào lưu thông
- Hàng nghìn nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục phân tích bộ dữ liệu khổng lồ được tích lũy trong kỷ nguyên LHC và rút ra các kết quả vật lý mới
- Đồng thời, họ cũng chuẩn bị thiết bị cho các nhiệm vụ thí nghiệm sắp tới
- Tổ hợp máy gia tốc dự kiến sẽ tái khởi động dần từ năm 2028
- HiLumi LHC sẽ mở ra một giai đoạn mới của vật lý năng lượng cao dựa trên di sản của LHC, đồng thời mang lại cơ hội khám phá sâu hơn về vũ trụ và các câu hỏi khoa học cơ bản
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Tôi từng đến thăm CERN Open Days trong đợt dừng dài hạn trước, đó là một cơ hội hiếm hoi để khách tham quan có thể đi vào bên trong LHC.
Tôi đã đi bộ khoảng 500m dọc theo đường chùm tia, và dù có rất nhiều thiết bị bảo vệ, bản thân chùm tia lại nhỏ đến đáng kinh ngạc.
Khoảnh khắc đứng bên trong LHCb là một trong những lúc tôi cảm thấy kính phục khoa học và công nghệ nhất, và ảnh chụp hoàn toàn không thể truyền tải được điều đó.
Cả một tòa nhà nhiều tầng dưới lòng đất được phủ kín bằng cáp và cảm biến; trải nghiệm được trực tiếp đứng bên trong cỗ máy lớn nhất mà loài người từng tạo ra thật khó diễn tả bằng lời.
Lượng suy nghĩ và kế hoạch được bỏ vào đó là khổng lồ, và các nhân viên CERN cũng giải thích rất tận tình.
Nếu có thể đến thăm, tôi đặc biệt khuyên nên sắp lịch theo tour có hướng dẫn và Open Days hằng năm.
Nhìn từ bên trong thì mọi thứ không lý tưởng như người ngoài ngành thường tưởng tượng.
Có những cấu trúc quyền lực phổ biến trong giới học thuật, nghiên cứu sinh tiến sĩ và postdoc bị huy động vào các công việc dịch vụ/kỹ thuật thay vì nghiên cứu độc lập, và các nhà nghiên cứu thường phải quan tâm đến vai trò mang tính biểu tượng và yếu tố chính trị nhiều hơn là nghiên cứu thực sự.
Tôi từng tự hỏi liệu mô hình sự nghiệp PhD→Postdoc→Tenure→Professor có thật sự nhằm tạo ra chuyên môn thực sự hay là ngược lại.
Tôi đã rất thất vọng vì nghiên cứu vật lý hạt hiện đại tạo ra các bài báo gần như giống nhau, và ngoài việc tăng h-index để có được vị trí biên chế lâu dài thì tác động khoa học của chúng khá yếu.
Giờ tôi làm trong ngành IT và thấy tốt hơn nhiều, nhưng việc từng nghiên cứu ở CERN rốt cuộc vẫn là một trải nghiệm tuyệt vời và học được rất nhiều.
Theo hướng dẫn viên tour, dù những người rất giỏi đã điều tra nhưng vẫn không biết nguyên nhân gốc rễ, và tiếc là tôi không tìm được tài liệu trực tuyến nào về chủ đề này.
Kính thiên văn 10,4m quá lớn nên khó chụp trọn trong một bức ảnh, và trải nghiệm trực tiếp cảm nhận sự choáng ngợp đó rất tuyệt.
Dù không thể so sánh với việc đứng cạnh một thiết bị đã thực sự hoàn thành và làm khoa học, ở đó có trưng bày một đoạn ống chùm tia gắn nhiều thiết bị đo và nam châm, và còn có cả kỳ thực tập mùa hè.
Trước khi tôi kịp nộp đơn, Quốc hội đã cắt ngân sách, và đó là lần đầu tôi nhận ra chính trị vận hành như thế nào trong khoa học, làm tan vỡ tưởng tượng trẻ con của tôi về cách mọi thứ hoạt động.
Đó thật sự là một thiết bị khổng lồ, và vào thời điểm đó hệ thống thu thập dữ liệu nhiều lượt cùng trung tâm dữ liệu detector, được thiết kế để thu thập dữ liệu ở mức terabyte trong một phần rất nhỏ của giây, cực kỳ ấn tượng.
Trung tâm dữ liệu trung tâm, nơi có một trong các backbone Internet của châu Âu, cùng các silo dữ liệu cũng rất đáng kinh ngạc.
Theo tiêu chuẩn thời đó, năng lực tính toán và dung lượng lưu trữ gần như vượt ngoài sức tưởng tượng, nhưng giờ mật độ dữ liệu và tính toán đã tăng mạnh nên cùng những con số ấy có lẽ trông bớt ấn tượng hơn.
Tôi tự hỏi liệu việc hủy Superconducting Super Collider là lợi ròng hay thiệt hại cho toàn bộ khoa học.
Nếu được hoàn thành, năng lượng chùm tia của nó có lẽ sẽ cao hơn gần 3 lần so với LHC đã nâng cấp vào năm 2030 (20TeV so với 7TeV).
Nhưng câu hỏi cốt lõi không phải là khoa học mà là chính trị.
Liệu hoạt động và ngân sách của SSC có được duy trì qua các cuộc khủng hoảng kinh tế Mỹ năm 2001, 2008 và 2020 không?
Cũng có thể tưởng tượng một dòng thời gian trong đó SSC phát hiện boson Higgs trước, khiến LHC bị hủy, trì hoãn hoặc thiếu ngân sách, rồi đến thời Đại suy thoái 2008 hay khi chính phủ Mỹ thắt lưng buộc bụng thì chính SSC cũng bị đóng cửa.
Khi đó ngày nay có thể chúng ta đã không có cả SSC lẫn LHC.
Ngược lại, SSC cũng có thể đã đẩy một phát hiện khác lên sớm 10–15 năm.
SSC dự kiến vận hành vào cuối thập niên 1990, còn LHC phát hiện Higgs vào năm 2012.
Và xét trên toàn bộ khoa học, việc nguồn lực được chuyển từ vật lý hạt cơ bản sang nơi khác có thể lại là điều có lợi.
Tiêu đề có vẻ hơi phóng đại.
Không phải là nói lời tạm biệt với LHC, mà là nâng cấp công suất lên 10 lần.
Tôi đã nghĩ “Họ từ bỏ LHC á? Sao mình không nghe tin lớn như vậy?”, nhưng hóa ra tiêu đề hoàn toàn gây hiểu nhầm.
Bài đó nói họ đã phát hiện sự thật của vũ trụ như Chúa hay người ngoài hành tinh, rồi quá sợ hãi nên từ bỏ khoa học và chuẩn bị cho “sự thật” tất yếu sẽ lộ ra.
Khi những nguồn thông tin được tin cậy tràn ngập thứ nhảm nhí rõ ràng là giả như vậy, cũng không lạ gì xã hội đang trở nên ngu muội một cách căn bản.
Tôi mong đến ngày LHC hoạt động trở lại, cho những hạt nhỏ bé chạy vòng quanh trong vành như một trận derby phá hủy tầm vũ trụ, tìm ra những mảnh nhỏ nhất của thực tại rồi đặt cho chúng những cái tên kỳ quặc.
Tôi đã đến CERN vào tháng 7 năm ngoái và may mắn được tham gia một tour theo nhóm.
Hướng dẫn viên là một nhà nghiên cứu postdoc, và anh ấy nói rằng trong tour thông thường, chỉ trong các đợt dừng dài hạn mới có thể đi thang máy xuống dưới.
Vì vậy bây giờ, khi công việc trên LHC đang được tiến hành, có thể là thời điểm tốt nhất để đi tour, và tôi cũng đang nghĩ đến việc quay lại.
Ngay cả khi không được xuống dưới, tour vẫn rất tuyệt.
Có thể xem 70 năm lịch sử, các thiết bị máy gia tốc hạt thời kỳ đầu, và khung cảnh phòng điều khiển ATLAS; cơ sở này tạo cảm giác choáng ngợp và trông như một bằng chứng cho cam kết dài hạn của châu Âu đối với nghiên cứu khoa học vì lợi ích công cộng.
Khi còn là sinh viên đại học, tôi đã đóng góp một phần rất nhỏ cho nghiên cứu ATLAS insertable B layer trong đợt dừng dài hạn đầu tiên
Trong 3 năm đó, tất cả các detector đã có thể được nâng cấp đáng kể, và tôi thấy rất thú vị khi hệ thống hiện tại sẽ được nâng cấp ra sao trong đợt dừng lần này
ITK của ATLAS nghe như ở một mức hoàn toàn điên rồ so với insertable B layer
Số kênh tăng từ 8 triệu lên 5 tỷ
Tôi tự hỏi ITKpix có giống chút nào với các cảm biến T3MAPs CMOS hay FEI4 mà chúng tôi từng xử lý không, nhưng tìm thử thì thấy khá khác và thực sự rất tuyệt: https://cds.cern.ch/record/2928802/files/ATL-ITK-PROC-2025-0...
Gần đây tôi đọc được rằng CERN đang lưu trữ hơn 1 exabyte dữ liệu va chạm
Con số này tăng từ 600PB ở đợt dừng dài hạn trước: https://information-technology.web.cern.ch/sites/default/fil...
Khá ấn tượng
Tôi vẫn thấy buồn cười vì lỗi chính tả thỉnh thoảng lọt qua trong tài liệu chính thức
https://www.google.com/search?q=site%3Acern.ch+%22large+hard...
Với tư cách là người từng đóng góp một chút cho ATLAS TDAQ/HLT vào đầu những năm 2000, tôi có cảm giác khá lạ khi thấy bước tiếp theo đang dần thành hình
Với những ai muốn có một chuyến tham quan đặc biệt, bây giờ là thời điểm tốt
Giai đoạn dừng dài hạn là thời điểm duy nhất có thể tham quan nhiều nơi bình thường không thể tiếp cận
Dù chưa được xác nhận chính thức, có vẻ sau mùa hè năm sau sẽ có Open Days như năm 2019
Thời gian ngắn thôi, nhưng trong vài ngày đó có thể tiếp cận gần như mọi nơi, kể cả xuống đường hầm LHC, và ngoài ra còn có rất nhiều địa điểm thú vị đến mức khó tin
Trong thời gian đó, các triển lãm thường trực và tour có hướng dẫn vẫn tiếp tục, nên nếu quan tâm thì hãy đến xem những công trình khoa học tuyệt vời
Đó là khoa học được tạo ra bằng tiền thuế của các bạn