Светимость Большого адронного коллайдера достигла проектных значений

Пиковая светимость Большого адронного коллайдера впервые достигла и превзошла проектное значение в 10³⁴ событий в квадратном сантиметре в секунду. Эта величина связана (но не равна) с количеством протон-протонных столкновений, происходящих в БАК. Светимость в 1,08·10³⁴ см^–2·с^–1 была достигнута в детекторе ATLAS в рамках 5045-го цикла работы коллайдера, стартовавшего в воскресенье вечером. Об этом сообщают специалисты CERN в ежедневном отчете о деятельности БАК, краткая информация доступна на сайте Элементы.ру.

Светимость — важная характеристика коллайдеров, с помощью которой можно выяснить, как часто происходят столкновения частиц или рождение каких-либо объектов в эксперименте. Она связана с тем, как много частиц находится во встречных пучках, а также с тем, как хорошо эти пучки сфокусированы (иными словами, каким поперечным сечением они обладают). Физический смысл этой величины состоит в количестве попарных взаимодействий (в предположении, что все протоны в пучке взаимодействуют со всеми протонами во встречном пучке) происходит за секунду в единичном сечении. 

Для того, чтобы зная светимость получить количество частиц (например, бозонов Хиггса), рождающихся в эксперименте, надо знать еще одну важную характеристику — эффективное сечение реакции. Эта величина определяет вероятность того, что одна из частиц потока, налетающего на данную частицу, успешно столкнется (провзаимодействует) с ней, в некотором смысле это эффективная площадь частицы-мишени. Помножив светимость на сечение реакции мы получим какое количество частиц рождается в секунду. К примеру, при светимости 10³⁴ см^–2·с^–1 и сечении около 2·10^-35 см² бозон Хиггса будет рождаться примерно раз в пять секунд. 

Стартовая светимость коллайдера составляла 10²⁹ см^–2·с^–1. Для ее увеличения инженеры постепенно улучшали фокусировку протонов в пучках, а также увеличивали количество сгустков протонов в пучках. На сегодняшний день эта величина составляет 2076 сгустков, при проектном значении в 2808. Однако это не помешало превзойти проектную светимость благодаря тому, что качество фокусировки уже превзошло запланированное. 

Владимир Королёв