Сибкрай.ru

Предполагается, что к концу 2009 года заработает Большой адронный коллайдер. Не без помощи сибирских ученых

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) скоро должен начать работу новый ускоритель элементарных частиц под названием Большой адронный коллайдер (БАК). Эта экспериментальная установка отражает магистральное развитие науки, изучающей строение вещества на микроскопическом уровне. Жажда человека узнать, как устроена материя, требует все больших энергий сталкивающихся частиц, и все больше интеллектуальных и финансовых ресурсов. Ускоритель под Женевой – самая крупная научная установка, когда-либо создававшаяся человечеством. В международном проекте участвуют десятки стран и тысячи физиков и инженеров, в том числе и ведущие научные центры России. По словам члена-корреспондента РАН, доктора ф.-м.н., заведующего лабораторией Института ядерной физики СО РАН, профессора НГУ Александра Бондаря, чьи слова приводятся в журнале «Наука из первых рук», № 4, 20098 г., только сотрудники ИЯФ СО РАН разработали, изготовили, установили и наладили 360 дипольных и 180 квадрупольных магнитов для инжекционных каналов коллайдера, сверхвысоковакуумное оборудование, электронный охладитель тяжелых ионов и множество другой высокотехнологической аппаратуры суммарным весом около 5000 тонн. Поясняя, что из себя представляет БАК, Бондарь отметил, что это 27-километровый кольцевой тоннель, пробитый в толще горных пород на глубине 100 метров, в котором смонтирован собственно коллайдер. В одной связке с ним работает целое семейство ускорителей, где частицы последовательно разгоняются до скоростей, предельно близких к скорости света, совершая в большом кольце 11 тыс. оборотов в секунду. Два пучка протонов обращаются навстречу друг другу в вакуумных камерах коллайдера (каждый – в своей) и сталкиваются в определенных местах. В точках встречи и будет происходить самое интересное, утверждает ученый. По его умозаключениям, чтобы разобраться, что конкретно происходит в каждом событии, требуется сложный комплекс оборудования, который называется детектором. Всего на БАКе построено четыре детектора. Два из них решают задачи на самом острие науки. Это физика взаимодействия элементарных частиц на предельно малых расстояниях ( в том числе поиск бозона Хиггса и частиц темной материи). Другой детектор направлен на углубленное изучение физических вопросов, связанных с современным пониманием симметрии в природе, симметрией между материей и антиматерией. Как известно, даже слегка нарушенная симметрия приводит к фундаментальным следствиям в устройстве Вселенной. Еще один детектор ориентирован на эксперименты с ионами, а не протонами. Таким образом, основной режим работы коллайдера – протон-протонные столкновения, но, кроме того, предусмотрен режим сталкивающихся пучков тяжелых ионов, вплоть до урана. Одна из особенностей Большого адронного коллайдера – качественно новый масштаб потока информации. Каждый участник, работая у себя в институте или университете, имеет доступ к информационной базе эксперимента, и более того, предоставляет свои вычислительные ресурсы всей коллаборации. Анализ и обработка данных распределены в сети из нескольких тысяч компьютеров по всему миру. Любой член коллаборации, запуская программу, даже не заботится, в каком конкретно компьютере происходит процесс – система сама распределяет ресурсы. Планируется, что БАК будет работать круглосуточно, примерно 10 месяцев в году; пучки будут непрерывно сталкиваться, данные – непрерывно регистрироваться. Процесс должен быть построен так, чтобы обработка данных успевала за потоком поступающей с детекторов информации. Перерывы предусмотрены только на профилактические и ремонтные работы. В местах встречи пучков происходит огромное количество событий – десятки миллионов в секунду. Неинтересные события сразу же отфильтровываются с помощью многоуровневой системы триггера детекторов (что позволяет уменьшить поток данных почти на 6 порядков), а потенциально заслуживающие внимания – записываются на магнитные носители для длительного хранения и обработки. Рутина экспериментальной физики частиц состоит в том, что подавляющее большинство событий – увы – неинтересны, утверждает Бондарь. Для изучения отбирается чрезвычайно малая часть, которая имеет отношение к интересующей исследователя научной задаче, и складывается в отдельный каталог. И уже потом отфильтрованная информация с разных точек зрения анализируется, чтобы получить окончательные физические результаты. Например, можно искать ранее не наблюдавшиеся частницы, определять вероятности, с которыми происходят события определенного ит.д. Первые пуски протонов были успешно инжектированы в БАК еще в сентябре 2008 года. Однако, как часто бывает в науке, запуск новой установки на пределе технических возможностей человечества неожиданно осложнился аварией. После нескольких дней успешной работы во время испытания основных магнитов на максимальное поле произошло ЧП: в результате неконтролируемого срыва режима сверхпроводимости часть установки была повреждена. Авария вскрыла часть технических недочетов в конструкции магнитных элементов ускорителя. Ее причины были тщательно проанализированы и выработаны меры, которые должны предотвратить подобные происшествия в будущем. Предполагается, что к концу 2009 года в конструкцию будут внесены все необходимые коррективы, и коллайдер возобновит работу.

Охлаждение всех секторов Большого адронного коллайдера закончится через две недели, после этого на магниты, которые будут удерживать протоны в кольце ускорителя, начнут подавать напряжение, говорится в сообщении на сайте CERN Bulletin — официального издания ЦЕРНа. Коллайдер, новый запуск которого планируется на ноябрь, создан ЦЕРНом при участии физиков из многих стран, в том числе из России. В его 27-километровом кольце будут сталкиваться пучки протонов, разогнанные до почти световой скорости. Их энергия столь высока, что необходимо использовать сверхпроводящие магниты, чтобы удержать частицы в кольце. Процесс охлаждения секторов коллайдера занимает около месяца. В настоящее время шесть из восьми секторов коллайдера уже охлаждены до рабочей температуры — 1,9 кельвина (271 градус Цельсия ниже нуля). Температура двух секторов — 3-4 и 6-7, охлаждение которых началось несколько позже, — сейчас составляет 10-20 кельвин. Планируется, что процесс охлаждения всего ускорителя закончится через две недели, после чего специалисты ЦЕРНа начнут подавать напряжение на сверхпроводящие магниты. В настоящее время ток подан на магниты трех секторов. В выходные 25-29 сентября ученые проверили работоспособность системы впрыска — «передаточного звена» для протонов между большим кольцом коллайдера и его предыдущей ступенью — протонным суперсинхротроном SPS. «Эти важные тесты показали, что цепочка впрыска готова к работе и функционирует нормально», — говорится в сообщении. Самый дорогой физический прибор и самый большой ускоритель элементарных частиц в истории был впервые запущен в сентябре 2008 года. Однако через несколько дней после запуска он был остановлен из-за аварии. Ликвидация ее последствий и модернизация ускорителя, призванная предотвратить повторение подобных инцидентов, заняла больше года. Ранее ЦЕРН принял решение, что новый запуск коллайдера состоится лишь на половине проектной энергии — 3,5 тераэлектронвольт на пучок вместо 7 тераэлектронвольт на пучок, что дает энергию столкновений лишь 7 ТэВ, а не проектные 14 ТэВ. Однако физики отмечают, что и на этой энергии цель создания коллайдера — обнаружение бозона Хиггса, частицы, отвечающей за массу всех других элементарных частиц, — может быть достигнута.
В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) скоро должен начать работу новый ускоритель элементарных частиц под названием Большой адронный коллайдер (БАК). Эта экспериментальная установка отражает магистральное развитие науки, изучающей строение вещества на микроскопическом уровне. Жажда человека узнать, как устроена материя, требует все больших энергий сталкивающихся частиц, и все больше интеллектуальных и финансовых ресурсов. Ускоритель под Женевой – самая крупная научная установка, когда-либо создававшаяся человечеством. В международном проекте участвуют десятки стран и тысячи физиков и инженеров, в том числе и ведущие научные центры России. По словам члена-корреспондента РАН, доктора ф.-м.н., заведующего лабораторией Института ядерной физики СО РАН, профессора НГУ Александра Бондаря, чьи слова приводятся в журнале «Наука из первых рук», № 4, 20098 г., только сотрудники ИЯФ СО РАН разработали, изготовили, установили и наладили 360 дипольных и 180 квадрупольных магнитов для инжекционных каналов коллайдера, сверхвысоковакуумное оборудование, электронный охладитель тяжелых ионов и множество другой высокотехнологической аппаратуры суммарным весом около 5000 тонн. Поясняя, что из себя представляет БАК, Бондарь отметил, что это 27-километровый кольцевой тоннель, пробитый в толще горных пород на глубине 100 метров, в котором смонтирован собственно коллайдер. В одной связке с ним работает целое семейство ускорителей, где частицы последовательно разгоняются до скоростей, предельно близких к скорости света, совершая в большом кольце 11 тыс. оборотов в секунду. Два пучка протонов обращаются навстречу друг другу в вакуумных камерах коллайдера (каждый – в своей) и сталкиваются в определенных местах. В точках встречи и будет происходить самое интересное, утверждает ученый. По его умозаключениям, чтобы разобраться, что конкретно происходит в каждом событии, требуется сложный комплекс оборудования, который называется детектором. Всего на БАКе построено четыре детектора. Два из них решают задачи на самом острие науки. Это физика взаимодействия элементарных частиц на предельно малых расстояниях ( в том числе поиск бозона Хиггса и частиц темной материи). Другой детектор направлен на углубленное изучение физических вопросов, связанных с современным пониманием симметрии в природе, симметрией между материей и антиматерией. Как известно, даже слегка нарушенная симметрия приводит к фундаментальным следствиям в устройстве Вселенной. Еще один детектор ориентирован на эксперименты с ионами, а не протонами. Таким образом, основной режим работы коллайдера – протон-протонные столкновения, но, кроме того, предусмотрен режим сталкивающихся пучков тяжелых ионов, вплоть до урана. Одна из особенностей Большого адронного коллайдера – качественно новый масштаб потока информации. Каждый участник, работая у себя в институте или университете, имеет доступ к информационной базе эксперимента, и более того, предоставляет свои вычислительные ресурсы всей коллаборации. Анализ и обработка данных распределены в сети из нескольких тысяч компьютеров по всему миру. Любой член коллаборации, запуская программу, даже не заботится, в каком конкретно компьютере происходит процесс – система сама распределяет ресурсы. Планируется, что БАК будет работать круглосуточно, примерно 10 месяцев в году; пучки будут непрерывно сталкиваться, данные – непрерывно регистрироваться. Процесс должен быть построен так, чтобы обработка данных успевала за потоком поступающей с детекторов информации. Перерывы предусмотрены только на профилактические и ремонтные работы. В местах встречи пучков происходит огромное количество событий – десятки миллионов в секунду. Неинтересные события сразу же отфильтровываются с помощью многоуровневой системы триггера детекторов (что позволяет уменьшить поток данных почти на 6 порядков), а потенциально заслуживающие внимания – записываются на магнитные носители для длительного хранения и обработки. Рутина экспериментальной физики частиц состоит в том, что подавляющее большинство событий – увы – неинтересны, утверждает Бондарь. Для изучения отбирается чрезвычайно малая часть, которая имеет отношение к интересующей исследователя научной задаче, и складывается в отдельный каталог. И уже потом отфильтрованная информация с разных точек зрения анализируется, чтобы получить окончательные физические результаты. Например, можно искать ранее не наблюдавшиеся частницы, определять вероятности, с которыми происходят события определенного ит.д. Первые пуски протонов были успешно инжектированы в БАК еще в сентябре 2008 года. Однако, как часто бывает в науке, запуск новой установки на пределе технических возможностей человечества неожиданно осложнился аварией. После нескольких дней успешной работы во время испытания основных магнитов на максимальное поле произошло ЧП: в результате неконтролируемого срыва режима сверхпроводимости часть установки была повреждена. Авария вскрыла часть технических недочетов в конструкции магнитных элементов ускорителя. Ее причины были тщательно проанализированы и выработаны меры, которые должны предотвратить подобные происшествия в будущем. Предполагается, что к концу 2009 года в конструкцию будут внесены все необходимые коррективы, и коллайдер возобновит работу.

Охлаждение всех секторов Большого адронного коллайдера закончится через две недели, после этого на магниты, которые будут удерживать протоны в кольце ускорителя, начнут подавать напряжение, говорится в сообщении на сайте CERN Bulletin — официального издания ЦЕРНа. Коллайдер, новый запуск которого планируется на ноябрь, создан ЦЕРНом при участии физиков из многих стран, в том числе из России. В его 27-километровом кольце будут сталкиваться пучки протонов, разогнанные до почти световой скорости. Их энергия столь высока, что необходимо использовать сверхпроводящие магниты, чтобы удержать частицы в кольце. Процесс охлаждения секторов коллайдера занимает около месяца. В настоящее время шесть из восьми секторов коллайдера уже охлаждены до рабочей температуры — 1,9 кельвина (271 градус Цельсия ниже нуля). Температура двух секторов — 3-4 и 6-7, охлаждение которых началось несколько позже, — сейчас составляет 10-20 кельвин. Планируется, что процесс охлаждения всего ускорителя закончится через две недели, после чего специалисты ЦЕРНа начнут подавать напряжение на сверхпроводящие магниты. В настоящее время ток подан на магниты трех секторов. В выходные 25-29 сентября ученые проверили работоспособность системы впрыска — «передаточного звена» для протонов между большим кольцом коллайдера и его предыдущей ступенью — протонным суперсинхротроном SPS. «Эти важные тесты показали, что цепочка впрыска готова к работе и функционирует нормально», — говорится в сообщении. Самый дорогой физический прибор и самый большой ускоритель элементарных частиц в истории был впервые запущен в сентябре 2008 года. Однако через несколько дней после запуска он был остановлен из-за аварии. Ликвидация ее последствий и модернизация ускорителя, призванная предотвратить повторение подобных инцидентов, заняла больше года. Ранее ЦЕРН принял решение, что новый запуск коллайдера состоится лишь на половине проектной энергии — 3,5 тераэлектронвольт на пучок вместо 7 тераэлектронвольт на пучок, что дает энергию столкновений лишь 7 ТэВ, а не проектные 14 ТэВ. Однако физики отмечают, что и на этой энергии цель создания коллайдера — обнаружение бозона Хиггса, частицы, отвечающей за массу всех других элементарных частиц, — может быть достигнута.


Читайте также