Координаты: 46°14′00″ с ш. 6°03′00″ в д. (G) (O)

4 октября начались эксперименты с 200 сгустками на пучок[12]. Светимость БАКа в таком режиме работы превысила 6×1031 см−2с−1, то есть возросла в 10 000 раз с момента первых столкновений на полной энергии 7 ТэВ.[41]

4 ноября закончились эксперименты в 2010 году в режиме протон-протонных столкновений. В течение последней недели октября эксперименты велись с 368 сгустками на пучок. Пиковая светимость достигала значений 2×1032 см−2с−1, а за один ночной сеанс набора данных накапливалась интегральная светимость около 6 пикобарн−1.[42] Полная интегральная светимость, накопленная в основных детекторах коллайдера к ноябрю, составляет примерно 50 пикобарн−1, в то время как первые научные данные, представленные в июле на ICHEP-2010 (главной конференции года по физике элементарных частиц), базировались на светимости 0,2 пикобарн−1. Накопленная к настоящему времени статистика обрабатывается, и соответствующие научные результаты будут представлены на зимних и весенних конференциях 2010—2011. Сразу после завершения протон-протонных столкновений БАК переключился на столкновения тяжёлых ионов (ионов свинца); в таком режиме он проработает примерно до рождественских каникул, затем последует остановка, а в январе 2011 года возобновятся эксперименты с протонными пучками.[43][44] Первые тестовые запуски ионных сгустков начались во второй половине дня.[45]

7 ноября зарегистрированы столкновения ядер с полной энергией 5,74 ТэВ в трёх основных детекторах — ATLAS, CMS и специально адаптированном под ядерные столкновения детекторе ALICE.[45]

14 ноября количество сгустков в каждом из двух встречных ядерных пучков доведено до 121 (проектная величина — 592), а мгновенная светимость достигла 2×1025 см−2с−1 (2 % от проектной величины). Столь быстрый рост количества сгустков (за неделю) связан с тем, что магнитная система ускорителя и система безопасности были тщательно настроены и отлажены во время протонных сеансов работы. С другой стороны, не столь высокий уровень светимости по сравнению с протон-протонным режимом работы не является критичным для тех вопросов, которые будут изучаться в режиме ядерных столкновений. Самой важной характеристикой является частота интересных столкновений[42]. В протонных столкновениях интересные события происходят редко и имеют сечение меньше нанобарна, что при светимости 1032 см−2с−1 даёт не более нескольких событий в минуту, но для изучения кварк-глюонной плазмы в ядерных столкновениях достаточно почти каждого прямого соударения двух ядер, имеющего сечение примерно 8 барн, поэтому частота интересных событий достигает десятка в секунду.[46]

18 ноября в arXiv.org появились две статьи коллаборации ALICE. В этих статьях изложены первые результаты, полученные в столкновениях ядер свинца. В одной из них речь идёт об общем количестве частиц, рождавшихся в столкновениях ядер «лоб в лоб», а в другой изучается эффект, возникающий при нецентральном столкновении ядер, — эллиптический поток, позволяющий лучше понять свойства кварк-глюонной плазмы. Обнаружение эллиптического потока в эксперименте свидетельствует о том, что в столкновении ядер образовывается некоторое текучее состояние, то есть кварк-глюонная плазма. Как и в любом сплошном веществе, это состояние характеризуется тем, что его частицы постоянно сталкиваются друг с другом, а не «пролетают» мимо. Это означает, что для такого вещества можно приблизительно определить температуру, энтропию, вязкость и другие гидродинамические и термодинамические величины, изучать фазовые переходы при остывании и т. д.[47]

2 декабря в ЦЕРНе прошла презентация первых результатов, полученных в столкновении ядер свинца. Три экспериментальные группы (коллаборации экспериментов ATLAS, CMS и ALICE) выступили с докладами.[48] Коллаборация ATLAS рассказала об обнаруженном дисбалансе адронных струй, который свидетельствует о «гашении струй» (англ. jet quenching) в кварк-глюонной плазме.[49] Коллаборация CMS также представила данные по дисбалансу струй и, кроме того, изложила результаты по рождению тяжёлых мезонов (J/ψ и Υ), а также Z-бозонов, которые до этого никогда не регистрировались в столкновении ядер. Коллаборация ALICE, детектор которой оптимизирован именно для ядерных столкновений, представила гашение струй несколько иначе — через распределение рождённых адронов по поперечному импульсу. Представлены также данные по эллиптическому потоку и первые измерения физических параметров (объём, время жизни до остывания, вязкость) внутри сгустка кварк-глюонной плазмы. Кроме того, детектор ALICE «увидел» некоторые лёгкие антиядра — антидейтерий, антитритий, антигелий-3.[50]

6 декабря состоялся последний в 2010 году сеанс работы с пучками. Коллайдер остановлен на рождественские и новогодние праздники, работы возобновятся 24 января 2011 года, а протонные пучки будут вновь запущены в ускоритель в середине февраля.[51]

17 декабря в ЦЕРНе состоялась конференция, на которой представлены доклады коллабораций всех шести детекторов коллайдера, посвящённые результатам работы Большого адронного коллайдера в 2010 году.[52] С технической точки зрения работа коллайдера единодушно признана успешной, поскольку были достигнуты все цели, поставленные на 2010 год: выход на светимость выше 1032 см−2с−1, успешная работа с несколькими сотнями сгустков[12], хорошо отлаженный цикл работы коллайдера. Важным достижением стала корректная настройка систем безопасности и мониторинга пучков: суммарная энергия всех протонов, циркулирующих в ускорителе, достигала 28 мегаджоулей, что на порядок превышает предыдущее достижение.[53] Коллаборация CMS представила первые предварительные результаты по поиску суперсимметричных частиц. Свидетельств в пользу существования этих частиц в набранной статистике не обнаружено.[54]

[править]

Планы на ближайшие несколько лет

[править]

2011-2012 годы

На начало 2011-го года коллайдер остановлен на рождественские каникулы. На нём будут проводиться технические работы и мелкий ремонт. Предполагается, что столкновения возобновятся в середине марта 2011-го года. При этом до конца 2011г. работа будет вестись на энергии пучков 3,5 ТэВ. Вопреки более ранним планам, принято решение продолжить сеанс научной работы 2010-2011гг. и на 2012г. Это позволит если и не открыть, то получить указания на открытие бозона Хиггса, а также собрать статистику, необходимую для других исследований. Также в 2012г возможно незначительное повышение энергии пучков - до 4ТэВ, окончательное решение об этом ещё не принято. [55]

[править]

2013 и далее

После сеанса научной работы 2012 гг. коллайдер будет закрыт на долговременный ремонт. Ремонт предположительно будет длиться не менее полутора лет и займёт весь 2013 год. После ремонта ожидается повышение энергии протонов до проектной энергии в 7 ТэВ на пучок.[55]

[править]

Планы развития Этот раздел не завершён.

Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

После того, как LHC выйдет на проектную энергию и светимость, планируется провести модернизацию каскада предварительных ускорителей, в первую очередь SPS, что позволит заметно повысить светимость коллайдера (проект Super-LHC)[56].

Также обсуждается возможность проведения столкновений протонов и электронов (проект LHeC)[57]. Для этого потребуется пристроить линию ускорения электронов. Обсуждаются два варианта: пристройка линейного ускорителя электронов и размещение кольцевого ускорителя в том же тоннеле, что и LHC. Ближайшим из реализованных аналогов LHeC является немецкий электрон-протонный коллайдер HERA. Отмечается, что в отличие от протон-протонных столкновений, рассеяние электрона на протоне — это очень «чистый» процесс, позволяющий изучать партонную структуру протона намного внимательнее и аккуратнее.

[править]

Распределённые вычисления

Основная статья: LHC@home Этот раздел не завершён.

Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Для управления, хранения и обработки данных, которые будут поступать с ускорителя БАК и детекторов, создаётся распределённая вычислительная сеть LCG (англ. LHC Computing GRID), использующая технологию грид. Для определённых вычислительных задач (расчет и корректировка параметров магнитов путем моделирования движения протонов в магнитном поле) задействован проект распределённых вычислений LHC@home. Также рассматривается возможность использования проекта LHC@home для обработки полученных экспериментальных данных, однако основные сложности связаны с большим объемом информации, необходимым для передачи на удаленные компьютеры (сотни гигабайт)[58].

[править]

Научные результаты

[править]

2010 год

Поскольку статистика, полученная к настоящему моменту, остаётся весьма небольшой, ни о каких громких открытиях в 2010 году говорить не приходится. Работу детекторов в течение этого времени можно охарактеризовать как «переоткрытие Стандартной модели»[59]. Несмотря на это, коллайдер позволил «заглянуть» в недоступную ранее область энергий и получить научные результаты, накладывающие ограничения на ряд теоретических моделей.

Краткий перечень основных научных результатов, полученных в 2010 году[59]:

при трёх различных энергиях (0,9, 2,36 и 7 ТэВ) изучены основные статистические характеристики протонных столкновений — количество рождённых адронов, их распределение по быстроте, бозе-эйнштейновские корреляции мезонов, дальние угловые корреляции, вероятность остановки протона;

показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов[31];

обнаружены необычные корреляции протонов, вылетающих в существенно разных направлениях[36];

получены ограничения на возможные контактные взаимодействия кварков[60];

получены более веские, по сравнению с предыдущими экспериментами[61], признаки возникновения кварк-глюонной плазмы в ядерных столкновениях;[49]

исследованы события рождения адронных струй;

подтверждено существование топ-кварка, ранее наблюдавшегося только на Тэватроне;

Также в 2010 году были предприняты попытки обнаружить следующие гипотетические объекты:

лёгкие чёрные дыры[62];

возбуждённые кварки[32];

суперсимметричные частицы[54];

лептокварки[63].

Несмотря на безуспешный итог поиска указанных объектов, были получены новые ограничения на минимально возможную массу каждого из них.

[править]

2011 год

Финансирование проекта

В 2001 году ожидалось, что общая стоимость проекта составит около 4,6 млрд швейцарских франков (3 млрд евро) за сам ускоритель (без детекторов) и 1,1 млрд швейцарских франков (700 млн евро) составит доля ЦЕРН в проведении экспериментов (то есть в строительстве и обслуживании детекторов)[64].

Строительство БАК было одобрено в 1995 году с бюджетом 2,6 млрд швейцарских франков (1,6 млрд евро) и дополнительными 210 млн швейцарских франков (140 млн евро) на эксперименты. В 2001 году эти расходы были увеличены на 480 млн франков (300 млн евро) в части ускорителя и 50 млн франков (30 млн евро) в части экспериментов (расходы, относящиеся непосредственно к ЦЕРН), что вследствие сокращения бюджета ЦЕРН привело к сдвигу планируемых сроков введения с 2005 года на апрель 2007 года[65].

Бюджет проекта по состоянию на ноябрь 2009 года составил 6 млрд долларов. Именно столько было инвестировано в строительство установки, которое продолжалось семь лет. Ускоритель частиц создавался под руководством Европейской организации ядерных исследований. В проекте задействовано 700 специалистов из России. Общая стоимость заказов, которые получили российские предприятия, по некоторым оценкам, достигает 120 млн долларов[66].

Также следует учесть, что официальная стоимость проекта БАК не включает стоимость ранее существовавших в CERN инфраструктуры и наработок. Так, основное оборудование LHC смонтировано в тоннель ранее существовавшего коллайдера LEP, и используется многокилометровое кольцо SPS в качестве предварительного ускорителя. В противном случае, если бы БАК пришлось строить с нуля, его стоимость возросла бы в разы.[источник не указан 95 дней]

[править]

БАК в искусстве

В CERN есть филк-группа Les Horribles Cernettes, аббревиатура которой совпадает с аббревиатурой БАК (LHC от англ. Large Hadron Collider). Первая песня этого коллектива «Collider» была посвящена парню, который забыл о своей девушке, будучи увлечённым созданием коллайдера.[67]

В научно-фантастическом телесериале Лексс (The Lexx, показ стартовал в апреле 1997 года) в четвёртом сезоне главные герои оказываются на Земле. Обнаруживается, что Земля относится к планетам «типа 13», на последней стадии развития. Планеты типа 13 всегда уничтожают себя сами, в результате войн или неудачного опыта по определению массы бозона Хиггса на сверхмощном ускорителе элементарных частиц, при этом сжимаясь до размеров горошины. В конечном итоге, Земля была уничтожена.

В шестой серии тринадцатого сезона мультсериала Южный Парк с помощью магнита из Большого адронного коллайдера была достигнута сверхсветовая скорость на конкурсе Дерби соснового леса (Pinewood Derby).

В фильме «Ангелы и демоны» антивещество из Большого адронного коллайдера было украдено, и похитители хотели взорвать с помощью него Ватикан.

В фильме «Конец света» (англ. End Day) производства BBC последним из четырёх наиболее вероятных сценариев апокалипсиса являлась авария при запуске новейшего ускорителя элементарных частиц, повлекшая за собой образование чёрной дыры.

В 13 серии 1 сезона канадского научно-фантастического сериала «Одиссей 5» главные герои попадают в CERN, где местные учёные и сотрудники уверяют, что БАК полностью безопасен, основываясь на предварительных расчетах. Однако, как выяснилось позже, одна из форм киберразума взломала и проникла в главный компьютер CERN и подделала общие расчёты. Выяснив это, основываясь на новых верных расчетах, учёные выясняют, что появляется большая вероятность появления странников в коллайдере, что неизбежно приведет к концу света.

[править]

Примечания

↑ Показывать компактно

↑ Roger Highfield. Large Hadron Collider: Thirteen ways to change the world, Telegraph (16 September 2008). Проверено 6 декабря 2010.

↑ The ultimate guide to the LHC (англ.) P. 30.

↑ LHC: ключевые факты. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ The ultimate guide to the LHC (англ.) P. 22-25.

↑ Задачи, стоящие перед LHC. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup

↑ Хиггсовский механизм нарушения электрослабой симметрии. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Многоликий протон. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ «Ящик Пандоры» открывается. Вести.ру (9 сентября 2008). Проверено 12 сентября 2008.

↑ The LHC experiments. CERN. Проверено 15 сентября 2008.

↑ На LHC будет вестись эксперимент по поиску монополей. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 3 Протонный пучок не является однородным непрерывным «лучом». Он разбит на отдельные сгустки протонов, которые летят друг за другом на строго определённом расстоянии. Каждый сгусток — это тончайшая «протонная иголка» длиной несколько десятков сантиметров и толщиной в доли миллиметра. В максимуме производительности БАКа каждый из двух встречных пучков будет состоять из 2808 сгустков, идущих друг за другом на расстоянии в несколько метров, а в каждом сгустке будет примерно по 100 миллиардов протонов. Подробнее см. Протонные пучки в LHC — Элементы.ру.

↑ Протонные пучки в LHC. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Устройство LHC. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ The Potential for Danger in Particle Collider Experiments (англ.)

↑ LHC synchronization test successful (англ.)

↑ LHC milestone day gets off to fast start. physicsworld.com. Проверено 12 сентября 2008.

↑ First beam in the LHC — accelerating science. CERN. Проверено 12 сентября 2008.

↑ Mission complete for LHC team. physicsworld.com. Проверено 12 сентября 2008.

↑ На LHC запущен стабильно циркулирующий пучок. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Происшествие на Большом адронном коллайдере задерживает эксперименты на неопределённый срок. Элементы.ру. Проверено 7 января 2011.

↑ LHC Inauguration

↑ Охлаждение Большого адронного коллайдера завершено

↑ Twitter / CERN: We have completed the ring!

↑ Пучки протонов в БАК разогнали до рекордной энергии. Lenta.ru (30 ноября 2009). Проверено 13 августа 2010.

↑ Рекордная энергия столкновений протонов достигнута на коллайдере РИА «Новости»

↑ Начались испытания на энергии протонов 3,5 ТэВ. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Столкновения протонов на рекордной энергии 7 ТэВ произошли в БАК. РИА Новости (30 марта 2010). Проверено 13 августа 2010.

↑ Опубликованы первые результаты столкновений на энергии 7 ТэВ. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 Результаты ALICE по асимметрии протонов и антипротонов ставят точку в давнем споре. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 Детектор ATLAS искал, но не нашёл возбуждённые кварки. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Эксперимент LHCb представил первые данные по рождению прелестных мезонов. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Большой адронный коллайдер преподнёс физикам первый сюрприз

↑ Report from the Early Time Dynamics in Heavy Ion Collisions (англ.)

↑ 1 2 Детектор CMS обнаружил необычные корреляции частиц. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Появляются первые комментарии теоретиков про недавнее открытие CMS. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ На коллайдере зафиксировано важное для «поимки» бозона Хиггса событие — Лента.ру

↑ LHC sees its first ZZ event — physicsworld.com, 11.11.2010.

↑ First CMS ZZ → 4µ event — The Compact Muon Solenoid Experiment, Detector Performance Summary, 04.11.2010.

↑ Количество сгустков в пучке увеличено до двухсот. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 См. «Сечение процесса» и «Величины в ФЭЧ и их единицы измерения» на Элементы.ру.

↑ Заканчивается работа с протонными пучками в 2010 году. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ The LHC enters a new phase — CERN Press Release, 04.11.2010.

↑ 1 2 На LHC начались столкновения тяжёлых ядер. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Набор данных в ядерных столкновениях идёт ускоренными темпами. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Детектор ALICE приступил к изучению кварк-глюонной плазмы. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ First results from Heavy Ion collisions at the LHC (ALICE, ATLAS, CMS) (02 December 2010)

↑ 1 2 Детектор ATLAS зарегистрировал дисбаланс струй в ядерных столкновениях. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Коллаборации рассказали о первых результатах, полученных в ядерных столкновениях. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Работа LHC в 2010 году завершена. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ LHC end-of-year jamboree — CERN, 17.12.2010. (англ.)

↑ Представлены доклады о работе LHC в 2010 году. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 Коллаборация CMS обнародовала первые результаты по поиску суперсимметрии. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ 1 2 Элементы - новости науки: Принят новый план работы LHC на ближайшие годы

↑ Super-SPS

↑ Будущий электрон-протонный коллайдер на базе LHC. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ LHC@home

↑ 1 2 Результаты работы LHC в 2010 году. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Детектор СMS улучшил ограничение ATLAS на существование контактных взаимодействий. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Подобные исследования проводились и ранее на коллайдере RHIC, и иногда в столкновениях на RHIC удавалось получить косвенные признаки возникновения кварк-глюонной плазмы, но результаты экспериментов БАК выглядят заметно более убедительно.

↑ Микроскопических чёрных дыр на LHC не видно. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ Поиск лептокварков дал отрицательный результат. Элементы.ру. Проверено 28 декабря 2010.

↑ CERN Ask an Expert service. CERN.

↑ Luciano Maiani. LHC Cost Review to Completion. CERN (16 октября 2001).

↑ Business FM. Ученые готовятся перезапустить БАК. Business FM (20 ноября 2009).

↑ Collider — Les Horribles Cernettes

[править]

См. также

Международный линейный коллайдер

[править]

Ссылки Большой адронный коллайдер на Викискладе?

Большой адронный коллайдер — научно-популярный проект, посвящённый БАК на сайте Элементы.ру.

Большой адронный коллайдер в Лентапедии

Россия в эксперименте ATLAS — официальный сайт российских участников проекта.

Что такое LHC@home? — перевод страниц проекта LHC@Home.

LHC Homepage (англ.)

LHC@home (англ.) — добровольная программа, которая использует время простоя компьютера любого пользователя для моделирования поведения частиц в LHC.

The ultimate guide to the LHC (англ.) — официальный FAQ по LHC, подготовленный CERN.

CERN Document Server: CERN PhotoLab — ЦЕРНовская коллекция фотографий, в том числе БАКа.

CERN webcast service — вебкасты ЦЕРНа.

Большой адронный коллайдер на сайте Twitter (англ.)

[править]

Публикации и статьи

Дрёмин И. М. Физика на Большом адронном коллайдере. // УФН : журнал. — 2009. — Т. 179. — № 6.

Иванов Игорь. Столкновение на встречных курсах // Вокруг света : журнал. — июль 2007. — № 7 (2802).

Никитин Н. Время искать Хиггс.

Институт физики высоких энергий в проекте LHC

Создание торцевых адронных калориметров детектора CMS

Фабрика открытий — специальный репортаж «В мире науки», май 2008, № 5.[скрыть]

п·о·р

Эксперименты Протонный суперсинхротрон (SPS) (1950—1983) UA1 • UA2 • NA48 • COMPASS

Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) (1989—2000) Aleph • Delphi • Opal • L3

Большой адронный коллайдер (LHC) (2008—…) ATLAS • CMS • LHCb • TOTEM • LHCf • ALICE • MoEDAL

Структуры

ускорителей Линейный ускоритель • Бустер протонного синхротрона • Протонный синхротрон • Протонный суперсинхротрон (SPS)

Прочее LHC@home

Категории: Пользователи Twitter | Ускорители частиц | CERN

Представиться / зарегистрироваться

Статья

Чтение

Править

Заглавная страница

Рубрикация

Указатель А — Я

Избранные статьи

Случайная статья

Текущие события

Участие

Портал сообщества

Форум

Свежие правки

Справка

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках

Afrikaans

العربية

‪Беларуская (тарашкевіца)‬

Български

বাংলা

Català

Cymraeg

Deutsch

English

Español

فارسی

Français

עברית

Hrvatski

Magyar

Interlingua

Bahasa Indonesia

Íslenska

日本語

ಕನ್ನಡ

Latina

Lietuvių

Македонски

മലയാളം

मराठी

Nederlands

‪Norsk (nynorsk)‬

‪Norsk (bokmål)‬

ਪੰਜਾਬੀ

Polski

Română

Simple English

Slovenčina

Slovenščina

Shqip

Српски / Srpski

தமிழ்

Türkçe

اردو

Tiếng Việt

Winaray

中文