Коллайдер во все стороны
Большой адронный коллайдер вызывает споры ученых. Тысячи обычных людей опасаются, что столкновения встречных пучков в нем вызовут неминуемую катастрофу на Земле. Но физики, однако, ждут от эксперимента много нового.
Большой адронный коллайдер - ускоритель на встречных пучках. Весь смысл работы любого ускорителя - разогнать частицы до как можно более высоких энергий, а затем использовать эту энергию движения для изучения устройства частиц и их превращений.
Однако если просто разгонять частицы и ударять их о неподвижную мишень, то использовать для проникновения в тайны их взаимодействия друг с другом всю энергию не получится. Помешает закон сохранения импульса, требующий, чтобы полное количество движения до и после столкновения не менялось. Для ускорителей с неподвижной мишенью отсюда с неизбежностью следует, что продукты взаимодействия должны с огромной скоростью быть выбиты в направлении движения исходной частицы; как результат, значительная часть энергии, которая могла пойти бы на взаимодействие, вынуждена будет уйти в кинетическую энергию осколков.
Ускорители на встречных пучках, они же коллайдеры, решают эту проблему, сталкивая частицы, движущиеся в противоположных направлениях. При этом энергия столкновения равна сумме энергий двух сталкивающихся частиц, а вот сумма направленных в разные стороны импульсов близка к нулю. Как следствие, никаких требований к быстрому разлёту продуктов реакции нет, и вся энергия встречных пучков может быть использована для вскрытия тайн взаимодействия составляющих их частиц. Коллайдеры обладают ещё целым рядом преимуществ, самое главное из которых - возможность изучать продукты столкновения, разлетающиеся во всех мыслимых направлениях.
Вместе с тем построить ускоритель на встречных пучках значительно сложнее, и, придуманные американцем Дональдом Керстом ещё в середине 1950-х, они были реализованы лишь десятью годами позже - членом-корреспондентом РАН Гершем Ицковичем Будкером, одним из «отцов» ускорительной физики, работавшим в Новосибирском академгородке. Сейчас его имя носит Институт ядерной физики Сибирского отделения РАН, который Будкер возглавлял в течение двух десятилетий и который поставил на строительство LHC больше оборудования, чем любой другой институт мира.
Как правило, оба пучка коллайдера физически располагаются рядом: так их траектории можно сгибать одними и теми же электромагнитами, чтобы свести их к точке столкновения, вокруг которой расположены детекторы, требуется меньше усилий; в конце концов, и места они в этом случае занимают меньше, что экономит ещё и деньги. Точно так же, бок о бок, расположены и две вакуумные трубы, проложенные по главному тоннелю Большого адронного коллайдера через полторы тысячи сверхпроводящих электромагнитов. И движение каждого из этих пучков требуется «настроить». Именно этим и занимались физики 10 сентября.
На самом деле, впервые разогнанные в каскаде предускорителей LHC протоны попали в одну из труб ещё в начале августа. В 27-километровое главное кольцо протоны попадают из так называемого протонного суперсинхротрона (SPS) - меньшего по размерам ускорителя, способного разгонять протоны до энергии в 450 ГэВ (450 миллиардов электрон-Вольт). Чтобы частицы проследовали дальше, учёным необходимо синхронизовать работу направляющих электромагнитов двух ускорителей, причём сделать это с точностью до миллиардных долей секунды.
Именно этого и удалось достичь в первой декаде прошлого месяца, но попытки пустить протоны по всей длине не предпринимались. В течение месяца сотрудники CERN продолжали тестировать электромагниты и детекторы. В ходе тестов, на самом деле, даже удавалось пропустить протоны по нескольким секторам тоннеля за раз, а кое-каким приборам даже удалось зафиксировать продукты взаимодействия 450-ГэВных протонов со стенками вакуумных труб.
Сейчас мы знаем, что 10 сентября первые протоны преодолели всё кольцо и могли свободно циркулировать по нему, пролетая окружность за 1/10 000 долю секунды.
Пока учёные идут с опережением графика. Не исключено, что с опережением графика пойдут и работы по наращиванию энергии и сведению двух пучков в четырёх основных детекторах прибора. Изначально на них отводилось один-два месяца. Если всё пойдёт так же гладко, как сегодня, первых столкновений можно ждать ещё до официальной инаугурации установки 21 октября 2008 года. Высоким гостям, которых в тот день в CERN ожидается немало, будет, что показать.
А. Тунцов. («Газета. Ру».)
Большой адронный коллайдер (LHC) - ускоритель заряженных частиц - протонов и ядер тяжёлых атомов, расположенный в 27-километровом круговом тоннеле, проложенном на глубине от 50 до 175 метров по обе стороны от франко-швейцарской границы.
Так же называется и эксперимент, который будет проведён в этом сооружении. За проект отвечает Европейский центр ядерных исследований (Conseil Europеen pour la Recherche Nuclеaire, CERN), штаб-квартира которого расположена в Швейцарии, недалеко от Женевы.