Nye superledende magneter, installation af såkaldte krabbe-kaviteter og flytning af power-convertere fra den underjordiske acceleratorring op til overfladen er nogle af de tiltag, der kan forøge luminositeten (antallet af partikelkollisioner pr. areal pr. tidsenhed) af LHC-acceleratoren med fem-ti gange.

Cern har netop iværksat et studie for en High Luminosity LHC (HL-LHC) i form af en opgradering af den nuværende accelerator omkring 2020.

»Selv om hundreder af millioner af partikler kolliderer i LHC hvert sekund, så er nogle af de processer, vi er interesserede i, så sjældne, at de kun sker få gange om dagen,« forklarer Sergio Bertolucci, der er forskningsdirektør hos Cern i en pressemeddelelse.

En højere luminositet (lysstyrke) vil gøre en stor forskel i den forbindelse.

Nye teknologier skal tages i brug
Ingeniørerne og teknikerne fokuserer på bl.a. på følgende i HL-LHC-projektet:

Der skal installeres nye quadropolmagneter umiddelbart før de fire kollisionspunkter i den 27 kilometer lange acceleratorring. De nuværende magneter i LHC kan give en magnetisk feltstyrke på 8 tesla. HL-LHC magneterne skal nå op på 13 tesla. Det er endnu uklart, om man vil benytte Nb3Sn eller Nb-Ti som superleder.

Der skal indføres nye såkaldte krabbe-kaviteter på hver side af de to største detektorer, CMS og Atlas, i accelerator-ringen. Krabbekaviteterne giver en sidelæns forskydning af partikelbundterne.

De er bl.a. taget i brug ved den japanske KEKB-accelerator, som er den accelerator i verden, der har den højeste luminositet af alle. Japanske eksperter indgår i HL-LHC projektet.

Ved at flytte power-converterene op på jordoverfladen vil de blive bedre beskyttet mod strålingsskader. Til gengæld skal der så installeres 300 meter lange superledende kabler til at lede effekten til de underjordiske installationer. En lang række forskellige typer af superledere vil blive studeret i de kommende år.

Planerne for 2011-2013
Forsøgene med proton-proton-kollisioner i LHC er afsluttet i år, og den månedlange periode med kollisioner af blyioner, som skal bidrage til at skabe en kvark-gluon-tilstand magen til den som fandtes det første mikrosekund efter Big Bang, vil også blive afsluttet inden for de kommende dage.

Herefter bliver der et teknisk stop og eftersyn af LHC i december og januar.

I 2012 fortsætter forsøgene med proton-proton-kollisioner med henblik på at omsamle så mange data i 2012, at forskerne med sikkerhed enten kan fremlægge en observation af Higgsbosonen eller fastslå, at den hypotetiske partikel ikke findes.

I 2013 vil LHC blive udsat for en opgradering, der skal gøre det muligt at fordoble energien i proton-proton-kollisioner fra de nuværende 7 TeV til 14 TeV, som er specifikationen for acceleratoren.

Uheldet i 2008, der ødelagde LHC og forsinkede ibrugtagningen med et år, gjorde det nemlig klart, at man behøver en lang række modifikationer af magneter og sikkerhedssystemer for, at operatørerne kan drive LHC ved fuld kraft.

I forhold til planerne om en High Luminosity-udgave i 2020 må opgraderingen i 2013 dog betegnes som forholdsvis triviel.