HL-LHC

Первые обсуждения проекта возможного развития LHC были начаты в 2011 году. Рассматривалось два направления: в сторону повышения энергии сталкивающихся пучков, либо в сторону повышения светимости коллайдера.

В 2013 году проект HL-LHC был одобрен и принят в качестве среднесрочной программы ЦЕРН на 2014—2018 годы. К концу 2015 года должны быть созданы и испытаны прототипы всех критических узлов, и издан TDR (Technical Design Report).

В 2018—2020 годах планируется модернизация инжекционной части ускорительного комплекса, что позволит повысить светимость вдвое.

В середине июня 2018 года стартовали наземные экскавационные работы над детекторами ATLAS и CMS^[8]. К концу 2022 года были завершены все подземные строительные работы, а к январю 2023 года новые наземные здания были переданы ЦЕРН^[9].

Далее, после набора действующим LHC интегральной светимости 300 фб⁻¹, в июле 2026 года начнётся техническая пауза (Long Shutdown 3) для модернизации коллайдера по проекту HL-LHC, а запуск обновлённого ускорителя (Run 4) запланирован на июнь 2030 года^[10][11]. Заявленная цель модернизированного коллайдера — набор 3000–4000 фб^−1[12][13].

Проработает ориентировочно до начала 2040-х годов^[14][15]. С конца 2023 года ведётся установка нового оборудования^[9].

Планируемое повышение светимости достигается за счёт большого числа сгустков с частотой следования 25 нс, высокой интенсивности сгустков и усиления фокусировки в местах встречи. Эти изменения требуют увеличения угла пересечения пучков, что, в свою очередь ведёт к потере светимости за счёт геометрического фактора. Чтобы избежать этого, планируется установка сверхпроводящих крабовых резонаторов, разворачивающих сгустки для лобового столкновения. Для увеличения угла пересечения, и усиления линз финального фокуса планируется использовать магнитные элементы не с традиционным ниобий-титановым, а со станнидом триниобия Nb₃Sn и возможно с высокотемпературным сверхпроводящим кабелем и полем до 16 Т (для сравнения, поле поворотного магнита действующего коллайдера равно 8 Т). Активно идёт производство новых триплетных квадрупольных магнитов с увеличенной апертурой, а также ведётся серийное производство сверхпроводящих линий связи^[16].

Для того чтобы обработать возросшее число событий потребуется значительная модернизация всех детекторов, установленных на кольце^[17].

В результате модернизации ожидается значительное увеличение объёма собираемых данных, в частности, регистрация около 380 миллионов бозонов Хиггса (не менее 15 млн в год)^[13][18][19]. Также предполагается повышение точности измерения констант связи до 2—5 % для проверки Стандартной модели^[12].