Коллайдер «перепрыгнет» сразу на максимум энергии

Опубликовано: 11.04.2020

Коллайдер «перепрыгнет» на максимум энергии без промежуточной стадии.

Физики Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) решили изменить график работы Большого адронного коллайдера — самый большой в истории ускоритель перейдет с энергии столкновений в 7 тераэлектронвольт сразу на проектную энергию 14 ТэВ, минуя промежуточную стадию 10 ТэВ.

Как говорится в сообщении, опубликованном на сайте ЦЕРНа, решение об этом было принято на прошлой неделе на конференции в Шамони.

Ранее график работы ускорителя предусматривал запуск в первой половине февраля на энергии 7 ТэВ, а к середине лета планировался подъем энергии столкновений до 10 ТэВ.

«Наиболее важное решение, которого мы достигли на прошлой неделе — продлить на 18-24 месяца срок работы коллайдера на энергии 7 ТэВ (3,5 ТэВ на пучок). После этого мы остановим ускоритель на достаточно долгий срок, что позволит нам выполнить все подготовительные работы, необходимые для вывода БАКа на проектную энергию столкновений — 14 ТэВ — во время следующего сеанса работы», — сказал руководитель ускорительного подразделения ЦЕРНа Стив Майерс.

«Это означает, что когда пучки вновь начнут циркулировать в коллайдере позже в этом месяце, мы начнем самый долгий период непрерывной работы ускорителя в истории ЦЕРНа, который закончится летом или осенью 2011 года», — добавляет Майерс.

В материалах конференции в Шамони, ранее опубликованных на сайте ЦЕРНа отмечалось, что переход на энергию столкновений в 10 тераэлектронвольт является достаточно рискованным — среди тысяч медных контактов, соединяющих сверхпроводящие кабели, остаются дефектные, которые могут не выдержать силы тока, необходимой для удержания протонов со столь высокой энергией.

«Измерения соотношения сопротивления при комнатной температуре и при рабочей (1,9 кельвина) показали, что граница безопасности находится на 3,5 тераэлектронвольт на пучок. Без починки медных стабилизаторов переход на 5 тераэлектронвольт на пучок рискован», — говорилось в итоговых материалах конференции.

Майерс отмечает, что из-за этого риска переход на энергии выше 3,5 ТэВ на пучок потребует длительной работы в туннелях.

По его словам, коллайдер не похож ни на один из других ускорителей ЦЕРНа, в частности, потому что его запуск и остановка требуют очень длительного периода охлаждения и нагрева до комнатной температуры его сверхпроводящих магнитов.

Поэтому традиционная для ЦЕРНа модель «сеанс работы летом и остановка на зиму» здесь может не подойти.

«Длинный сеанс работы (на энергии 7 ТэВ) — правильное решение для БАКа и для экспериментов (на нем). Это дает специалистам по ускорителю время, чтобы правильно подготовиться к переходу на 14 ТэВ. В то же время срок 18-24 месяца дает экспериментам достаточно времени для сбора большого количества данных в тех областях энергии, где возможны открытия», — заключил Майерс.

Большой адронный коллайдер, сооружение которого потребовало более шести миллиардов евро, — самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, созданный для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах.

Создание установки началось в конце 1990-х годов, а в сентябре 2008 года он был торжественно запущен: физики успешно провели пучки протонов в обоих направлениях. Уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния.

Как показало расследование, причиной аварии стали дефектные электрические контакты, соединяющие сверхпроводящие кабели. В некоторых из них между медными стабилизаторами и сверхпроводящим кабелем были пустоты, где не было припоя.

При достаточно высокой силе тока сопротивление контактов начало расти, температура контактов также поднялась, что привело к выходу кабеля из сверхпроводящего состояния, повреждению трубопроводов криогенной системы, сбросу жидкого гелия в туннель, нарушению герметичности и выходу установки из строя.

В течение года специалисты ЦЕРНа проводили работы по повышению надежности электрических соединений между системой питания магнитов и устанавливали системой защиты QPS, которая предохраняет сверхпроводящие магниты от подобных аварий.

В ночь на 21 ноября 2009 ученые вновь запустили коллайдер. Принципиально новые научные результаты ускоритель начнет приносить в начале февраля 2010 года, когда энергия столкновений на нем будет доведена до семи тераэлектронвольт.