Эксперименты на Большом адронном коллайдере остановили на два года

Оборудование для апгрейда Большого адронного коллайдера

CERN

Научные эксперименты на Большом адронном коллайдере прекращены, теперь ему предстоят два года без научной работы — ученые и инженеры будут заниматься модернизацией и ремонтом ускорителя, чтобы увеличить его светимость примерно в два раза и сделать шаг к превращению его в Большой адронный коллайдер высокой светимости (High Luminosity LHC, HL-LHC). Информация о завершении второго сезона коллайдера (Run 2) опубликована на онлайн-мониторе состояния установки.

В начале ноября на коллайдере проводили эксперименты со столкновениями ядер свинца, которые продлились чуть более трех недель. В первой половине декабря будет идти тестирование электрических систем и магнитов ускорителя, а затем коллайдер отключат на два года, в течение этого времени коллайдер пройдет модернизацию и будет подготовлен к превращению в новую версию, в HL-LHC. Подготовка к апгрейду началась еще в июне, его конечная цель — позволить детекторам БАКа быстрее набирать статистику, а значит повысить вероятность увидеть нечто новое.

В БАКе сталкиваются встречные пучки протонов, разогнанных до энергии почти 7 тераэлектронвольт, результаты их столкновений фиксируют детекторы, а ученые анализируют их, пытаясь найти отклонения от предсказаний теории — Стандартной модели. Однако все процессы в физике элементарных частиц — вероятностные, поэтому, чтобы исследовать редкие процессы, надо набирать огромную статистику процессов — триллионы распадов прелестных мезонов или событий рождения бозонов Хиггса. Чтобы эксперименты могли «дотянуться» до редкого процесса нужно либо ускорять набор статистики, либо повышать энергию столкновений.

Проект HL-LHC призван ускорить набор статистики распадов, для этого нужно увеличить вероятность столкновения частиц — а значит увеличить плотность облака протонов, которые разгоняются в коллайдере. Для этого, например, понадобятся более мощные магниты. Сейчас в ускорителе используются магниты с индукцией 8,3 тесла (примерно в 250 тысяч раз больше, чем поле Земли), для обновления коллайдера будут изготовлены около 130 новых сверхпроводящих магнитов, поле которых достигнет 11,5 тесла. Модификация затронет и систему электропитания, будут построены новые полости и технологические туннели, чтобы облегчить обслуживание БАК и увеличить рабочее время ускорителя, будет установлено новое криогенное оборудование и системы вентиляции. В сумме работы затронут более 1,2 километра ускорителя из 27 километров кольца.

Коллайдер будет отключен до 2021 года, затем БАК проработает три года с удвоенной светимостью, а затем будет вновь остановлен на 2,5 года, после которого установка и превратится в HL-LHC со светимостью в 6–7 раз выше проектной. Как ожидается, во время сезона 2026-2036 года HL-LHC наберет в десять раз больше данных, чем за время работы БАК.

Подробнее о том, какие инженерные системы обслуживают работу БАК и о том, насколько сложно их техническое обслуживание, можно прочитать в нашем материале «Большой ремонт большой машины».

Илья Ферапонтов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.