Корреспондент газеты.ru побывал в cern, где готовится запуск большого адронного коллайдера

Преодолел почти год с того времени, как случилась авария на самом главном, дорогостоящем и нашумевшем проекте Европейской организации ядерных изучений (CERN) — Громадном адронном коллайдере (Large Hadrone Collider, LHC, БАК). на данный момент неполадки устранены, подготовка к запуску идет полным ходом. В канун этого события обозреватель «Газеты.Ru» побывал в CERN, посетил опыты БАК и пообщался с инженерами и учёными, участвующими в опыте.

Первое, что возможно сообщить: коллайдер будет запущен.

По крайней мере, в CERN так вычисляют все — инженеры и учёные, эксперты-сотрудники и компьютерщики пресс-службы. «Мы через чур продолжительно этого ожидали, через чур много подготавливались, столько средств и усилий израсходовано — нам всем легко нужно, дабы запланированное столкновение частиц в LHC наконец случилось», — говорят они.

Но на этом единство мнений и точная информация заканчиваются. Правильные сроки, дата пуска выясняются очень расплывчатым понятием.

Дело в том, что БАК — весьма сложная многоступенчатая совокупность.

Корреспондент газеты.ru побывал в cern, где готовится запуск большого адронного коллайдера

Схема размещения объектов БАК на глубине 100 м на территории недалеко от Женевы на Франции и границе Швейцарии // cern.ch

Как и любой ускоритель на встречных пучках, БАК разгоняет частицы до максимально высоких энергий, после этого сталкивает их и, детектируя продукты реакции, дает эти для их свойств превращений и изучения частиц.

Преимущество коллайдеров над простыми ускорителями пребывает в том, что они разрешают повысить энергию столкновения частиц (она равна сумме энергий двух сталкивающихся пучков), и избежать утрат энергии сотрудничества при ее переходе в кинетическую энергию частиц, отлетающих от неподвижной мишени простого ускорителя. Именно это определяет одновременно высокую эффективность и высокую сложность совокупности коллайдеров по большому счету и БАК, как самого большого и замечательного коллайдера, в частности. В магнита находятся не одна, а две вакуумные трубы с частицами. Чтобы фокусировать их и провоцировать их столкновение в детекторах, требуется весьма правильная отладка всех программного обеспечения и магнитов устройств.

Корреспондент газеты.ru побывал в cern, где готовится запуск большого адронного коллайдера

Поворотный магнит БАК в разрезе // Elementy.ru

С целью достижения высоких энергий протонов в БАК (энергия каждого из сталкивающихся пучков будет равна как минимум 3,5 ТэВ) протоны сперва разгоняют в цепочке маленьких ускорителей (см. рис). На финальном этапе они попадают в большой ускоритель SPS (Super Proton Synchrotron), что направляет пучки протонов конкретно в БАК.

Корреспондент газеты.ru побывал в cern, где готовится запуск большого адронного коллайдера

Комплекс ускорителей CERN (в скобках по окончании заглавия указаны протяженность окружности кольца ускорителя и дата создания) // cern.ch

Перед тем как осуществится основное событие — столкновение пучков протонов, которое должно привести к открытию «новой физики», эксперты по ускорителям должны провести в совокупности многоступенчатую диагностику. Во-первых, БАК — ускоритель закрытого типа. Другими словами перед экспериментом происходит полное завершение монтажа оборудования в тоннеле на глубине 100 м, затем доступ в тоннель всецело блокируется, и на протяжении работы ученые смогут лишь собирать эти с детекторов, усовершенствования и никакие доработки «на ходу» физически неосуществимы. По окончании завершения монтажа всех установок сперва ведется проверка совокупностей — «поставщиков» протонов. Другими словами ускоритель SPS доводит пучки протонов до БАК, на входе их регистрируют и гасят. На этом этапе ученые-физики выполняют начальную калибровку аппаратуры. После этого эксперты по ускорителям запускают пучки протонов по кольцу коллайдера поочередно в направлениях по и против часовой стрелки, контролируя уровень качества фокусировки пучков и стабильность работы совокупностей. И это еще не время физиков, не смотря на то, что на этом этапе они также будут калибровать аппаратуру, поскольку вакуум в трубы несовершенен и устройства смогут регистрировать «паразитное» излучение, появляющееся в направлении перемещения пучков, растолковал обозревателю «Газеты.Ru» сотрудник Университета физики высоких энергий в Протвино (Столичная область) и участник коллаборации LHCb Юрий Гуз. И наконец наступает самый принципиальный момент: эксперты по ускорителям выводят коллайдер в рабочий режим, пучки протонов начинают сталкиваться, и физики начинают накопление информации о продуктах столкновения, компьютерный центр подключает все мощности для анализа этих данных, и остается лишь ожидать ожидаемых громадных открытий.

Возвращаясь к теме даты запуска коллайдера, возможно только отметить различные точки зрения участников опыта на данный счет.

Так, Юрий Гуз достаточно сдержан в оценках. «К середине ноября закончится проверка аппаратуры, контактов магнитов (один из которых стал причиной трагедии годом ранее), температура будет доведена до рабочей, другими словами все заморозят. Затем эксперты по ускорителям начнут проводить протоны по кольцу, а физики будут калибровать аппаратуру. Столкновение протонов должно случиться в последних числах Декабря, а реально, быть может, это будет февраль», — поведал он.

Игорь Голутвин, заслуженный деятель науки РФ, начальник проекта RDMS CMS стран участниц и коллаборации — России ОИЯИ (Дубна), более оптимистичен в оценках. «LHC — ускоритель четвертого поколения, и неизменно ускорители сдавались либо в срок, либо преждевременно, такая сложилась традиция. Я уверен, что на данный момент, в текущем году, все получит. В прошедшем сезоне, возможно, одной из обстоятельств сбоя был, как принято сказать, «антропогенный фактор». Участникам проекта не хватило элементарной удачи, дабы все сложилось. Сейчас, спустя год, мы уже сохраняем надежду не на успех: все установлено два-три раза, все будет в порядке. Установки готовы, уже идет регистрация космических частиц для отладки программ, матобеспечения, сотрудничества людей. Мы всецело готовы. В случае если все отправится прекрасно, в октябре, быть может, начнется пуск пучков. По оптимистическим оценкам, первые столкновения протонов случатся уже к середине ноября. По окончании начала работы на малой энергии (3,5 ТэВ) для накопления разрешённых планируется работать 200 дней непрерывно», — поведал он.

Корреспондент газеты.ru побывал в cern, где готовится запуск большого адронного коллайдера

Коллайдер вышел из строя

На Громадном адронном коллайдере случилась важная авария, устранение последствий которой займёт минимум несколько месяцев. Поломка одной из подробностей…

Пресс-служба, само собой разумеется, говорит лишь об официальной позиции по дате запуска. Первые проводки протонов по кольцу коллайдера намечены на середину ноября, от правильности и эффективности работы аппаратуры сейчас будет зависеть дата первого столкновения пучков. Ориентировочно это случится через 14 дней, но на деле это может произойти как раньше, так и существенно позднее.

Еще один ответственный нюанс — энергия протонов, на которой будет запущен ускоритель. Изначально планировалось достигнуть рекордно высокой энергии — по 7 ТэВ на любой пучок, другими словами энергия столкновения — 14 ТэВ. Но по окончании аварии по соображениям безопасности энергию каждого пучка было решено снизить сперва до 5 ТэВ, а после этого и до 3,5 ТэВ, другими словами энергия столкновения пучков при первом запуске коллайдера уменьшится в два раза, чем планировалось изначально, что, само собой разумеется, не играется на руку ученым: быть может, таких энергий для обнаружения «новой физики» не составит большого труда не хватает. Тут у физиков две обстоятельства сохранять надежду на будущие запуски БАК с более высокой энергией. Первая ветха как мир: необходимо «догнать и перегнать Америку». На сегодня самый замечательный коллайдер в мире — американский Теватрон (Национальная ускорительная лаборатория им. Энрико Ферми, Батавия, штат Иллинойс), он разгоняет протоны до энергии около 2 ТэВ. Другими словами доподлинно как мы знаем, что на этих уровнях энергии ни бозон Хиггса, ни «новая физика» еще «не видны». БАК может за первый год работы взять больше результатов, чем Теватрон взял за всю собственную историю, — впечатляющие масштабы. Но физики опасаются, что энергии 3,5 ТэВ будет все еще не хватает, дабы совершить качественный прорыв. Вторая обстоятельство более прагматична. Дело в том, что запуску БАК предшествует громадная теоретическая работа: физки-теоретики выполняют компьютерные симуляции грядущего опыта в рамках хорошей модели. Сравнивая эти этих симуляций с опытом и планируется отыскать отклонения от данной модели. Изначально симуляции на огромном кластере компьютеров проводились для энергии столкновения 14 ТэВ, после этого 10 ТэВ. Сейчас все расчеты приходится перерабатывать под уменьшенную энергию 7 ТэВ, но ученые сохраняют надежду, что и прошлые симуляции еще будут использованы в будущих опытах.

Да, ученые не были бы учеными, если бы не думали на пара шагов вперед и неизменно не стремились к большему.

Еще не осуществился запуск БАК, а они уже планируют новый коллайдр — линейный.

В случае если результаты БАК продемонстрируют существование «новой физики», а минимальная энергия происхождения необыкновенных явлений будет совершенно верно зафиксирована, предстоящее изучение их лучше продолжать как раз в линейном, а не в кольцевом коллайдере, поскольку в этом случае достигается более правильная фокусировка частиц. Но настоящее воплощение данной идеи — дело кроме того не десятилетия. БАК строили более 15 лет, планируется, что он проработает столько же. Лишь по итогам его опытов возможно будет строить новый коллайдер, а это кроме этого дело небыстрое.

Что ж, остается захотеть ученым свершения столь ожидаемых и ответственных открытий, инженерам — бесперебойной работы аппаратуры, а БАК-скептикам — силы духа.

Адронный коллайдер — формирование новой действительности


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: