大型强子对撞机中首次铅离子碰撞，能量创纪录

11月18日星期五，在大型强子对撞机（LHC）中使用铅离子碰撞进行了测试，并为实验提供了在明年铅铅物理运行之前验证新探测器和新数据处理系统的机会。

在今年7月成功启动的运行3之后，质子 – 质子碰撞以创纪录的13.6 TeV能量为特色，轮到铅核在时隔四年后于上周五再次在大型强子对撞机中循环。铅核由208个核子（质子和中子）组成，在大型强子对撞机上用于研究夸克-胶子等离子体（QGP），这是一种物质状态，其中基本成分夸克和胶子不局限于核子内，而是可以在更大的体积上移动和相互作用。

在上周五进行的测试中，铅核被加速并以每次核子 – 核子碰撞5.36 TeV的创纪录能量碰撞。这是为计划于 2023 年进行的铅-铅碰撞物理运行以及随后几年的运行 3 和运行 4 做准备的一个重要里程碑。在铅-铅碰撞中，其中一个铅核的208个核子中的每一个都可以与另一个铅核的一个或多个核子相互作用。

欧洲核子研究中心离子注入器复合体经历了一系列升级，为将高亮度大型强子对撞机的铅离子束总强度提高一倍做准备。实现这一目标需要在超级质子同步加速器（SPS）中使用一种称为“动量滑移堆叠”的技术，其中两批相隔100纳秒的四个铅离子束“滑移”以产生单批相隔50纳秒的8个铅束。

这将使注入大型强子对撞机的束总数从运行2的648个增加到运行3及以后的1248个。在所有升级完成后，大型强子对撞机的重离子碰撞次数将比过去的运行次数增加十倍。

该测试也是ALICE的一个重要里程碑，ALICE是专门研究铅离子碰撞的LHC实验。ALICE 设备在最近关闭 LHC 期间进行了升级，现在具有几个全新的或大大改进的探测器，以及用于数据处理的新硬件和软件。

新的探测器在重建碰撞中产生的粒子的轨迹和特性方面提供了更高的空间分辨率。此外，升级后的设备和升级后的处理链可以以高出两个数量级的速率记录完整的碰撞信息。

其他实验使用测试运行在更高能量和50ns束间距的新重离子环境中调试升级和新安装的子系统。ATLAS测试了其选择（触发）软件的升级，该软件旨在增强运行3中的重离子物理数据。特别是，物理学家测试了一种新的粒子轨道触发器，旨在发现更广泛的“超外围碰撞”。

CMS升级了其读出，数据采集，触发和重建链的几个组件，以便能够充分利用高能铅 – 铅碰撞。

大型强子对撞机提供的铅-铅填充使CMS能够用光束调试整个系统，并发现可以为2023年重离子运行进一步优化的区域。LHCb开始在铅-铅碰撞的挑战性条件下调试其全新的探测器，其特征是颗粒的多样性非常大。除了铅-铅碰撞外，LHCb还使用新的SMOG2系统在固定目标模式下收集铅-氩气碰撞，该系统是实验中独有的，旨在将惰性气体注入LHCb碰撞区域。

即使非常短，2022年的铅-铅计划也可以被认为是LHC加速器，实验和欧洲核子研究中心重离子注入器复合体的成功。四个大型大型强子对撞机探测器首次以新的创纪录能量看到并记录了铅 – 铅碰撞。研究人员现在期待着2023年和随后几年的重离子物理运动。