Högenergikollisioner

Högenergikollisioner är processer där två partiklar kolliderar vid mycket höga energier för att undersöka materiens grundläggande byggstenar. I moderna fysikexperiment används stora acceleratorsystem som får partiklar att nå höga hastigheter och sedan kolliderar dem i collideranläggningar. Produkten av en kollision analyseras med detektorer som registrerar spår, energier och riktningar hos partiklarna som bildas. Den centrala storheten är centrum-massenergin (√s); ju högre √s desto större möjlighet att producera tunga partiklar eller nya fenomen.

Det finns två huvudtyper av högenergikollisioner. Hadronkollisioner innebär kollisioner mellan färglad partikel som protoner eller antiprotoner, vilket gör att flera delpartiklar interagerar i varje kollision. Leptonkollisioner involverar elektroner och/eller positroner och ger ofta renare utgångar som underlättar tolkningen av de producerade produkterna. Exempel på anläggningar är LHC vid CERN, som huvudsakligen schemalägger proton–proton-kollisioner, samt tidigare colliders som Tevatron och LEP. Detektorer som ATLAS, CMS, LHCb och ALICE spelar olika roller i att fånga upp och tolka händelserna.

Huvudmålen med högenergikollisioner är att testa Standardmodellen, mäta hur olika partikelvägar och krafter fungerar, samt söka efter ny fysik. Viktiga resultat inkluderar observationer av W- och Z-bosoner samt Higgsbosonen, samt precisionstester av tvärsnitt och partonfördelningsfunktioner. Sökningar pågår efter nya fenomen som supersymmetri, mörk materia eller extra dimensioner. Framtiden omfattar ytterligare insatser som High-Luminosity LHC och överväganden av nya acceleratorer.