МОСКВА, 21 ноя - РИА Новости, Илья Ферапонтов. Ученые вновь запустили самый большой и самый известный физический прибор - Большой адронный коллайдер, остановленный в сентябре 2008 года из-за аварии, - специалисты ЦЕРНа провели пучок частиц в обе стороны по всему 27-километровому кольцу ускорителя, испытание прошло успешно, после Нового года планируется приступить к научным экспериментам всерьез.
Большой адронный коллайдер запущен после года простоя >>
"Это великолепно - наблюдать, как пучок снова циркулирует в коллайдере. У нас еще есть работа, которую необходимо сделать до того, как начнется набор физических данных, но важный этап уже успешно пройден", - заявил генеральный директор Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) Рольф Хойер (Rolf Heuer), слова которого приводятся в сообщении организации.
Большой адронный коллайдер (БАК), стоимость создания которого превысила шесть миллиардов евро, - самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, созданный для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Слово "коллайдер" образовано от английского слова "collide" - "сталкивать", и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин можно передать как "ускоритель на встречных пучках".
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, однако уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния. Ремонт коллайдера и его модернизация, в частности, установка системы QPS для защиты от повторения подобных аварий, заняли более 14 месяцев и потребовали 40 миллионов долларов.
Возвращение протонов
В ночь на пятницу физики смогли вернуться в точку, где были больше года назад, - они пропустили пучки протонов по всему кольцу коллайдера в обоих направлениях: по часовой стрелке и против нее.
Запуск коллайдера является результатом титанических усилий >>
Пучки протонов в коллайдере движутся в противоположные стороны по двум вакуумным трубам (beam pipes). В четырех точках, где сталкиваются пучки, находятся четыре детектора - ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, которые призваны изучать последствия соударения частиц.
Не обошлось без инцидентов - во время прохождения сектора 5-6 по часовой стрелке пучок протонов коснулся одного из магнитов, и система защиты вывела его из сверхпроводящего состояния, что задержало работу на 20-30 минут.
"Система защиты "увидела", что пучок коснулся магнита, и заранее вывела магнит из сверхпроводящего состояния. Система QPS (Quench Protection System) сработала штатно, но из-за этого пришлось выключать цепи в одном из секторов, что привело к получасовой задержке", - сказал РИА Новости сотрудник Института ядерных исследований РАН Зинур Шарифуллин, который входит в команду разработчиков QPS.
Таким образом, система защиты уже в первые часы после запуска ускорителя успешно прошла "проверку боем".
Вскоре кольцо удалось "замкнуть", а потом провести пучок и в противоположном направлении.
Помимо того, что ученые смогли провести частицы по всему кольцу на энергии инжекции 450 гигаэлектронвольт (энергии предыдущей ступени ускорительного комплекса - протонного суперсинхротрона SPS), они также задействовали ускорительную секцию самого коллайдера, которая в будущем будет разгонять протоны до энергии 7 тераэлектронвольт (энергия выше почти в 15 раз). Ускорительная секция (radio frequency cavity) штатно "захватывала" пучки и синхронизировала их.
Кроме того, успешно сработали все четыре детектора - ученым зафиксировали результаты прохождения частиц. Это очень важно, поскольку до сих пор детекторы фиксировали лишь частицы космических лучей. В настоящее время подача пучков в коллайдере отключена, физики намерены продолжить работу с ними в 10.00 мск.
Первые столкновения - через полторы недели
Первые столкновения пучков протонов в Большом адронном коллайдере (БАК) могут быть осуществлены уже через полторы-две недели, сказал в интервью РИА Новости сотрудник технологического департамента ЦЕРНа Зинур Шарифуллин.
"Если все пойдет хорошо, то первые столкновения частиц могут произойти уже через полторы-две недели", - сказал Шарифуллин.
Он добавил, что первые столкновения будут проходить на энергии инжекции - это лишь 450 гигаэлектронвольт. Однако это важное событие для ускорителя, поскольку во время первого запуска коллайдера осенью 2008 года физики не успели осуществить столкновения - помешала авария, отметил Шарифуллин.
"Новая физика" - после Нового года
Принципиально новые научные результаты Большой адронный коллайдер начнет приносить в начале февраля 2010 года, когда энергия столкновений на нем будет доведена до 7 тераэлектронвольт, сообщил в интервью РИА Новости руководитель эксперимента LHCb на БАКе Андрей Голутвин.
"В следующем году должны быть осуществлены столкновения, при которых начнется набор физических данных при энергиях выше, чем в Фермилабе, на Тэватроне. Это займет месяца два - 3,5 тераэлектронвольта на пучок будет уже после Нового года, где-то в начале февраля", - сказал ученый.
Энергия частиц на самом мощном работающем ускорителе - протон-антипротонном коллайдера Тэватрон в лаборатории имени Ферми (США) составляет один тераэлектронвольт на пучок.
После аварии на коллайдере осенью 2008 года руководство ЦЕРНа решило, что при новом запуске БАК будет работать сперва на половинной энергии - пучки протонов будут достигать энергии 3,5 тераэлектронвольта вместо штатных семи. Однако, даже на этой энергии, БАК значительно перекроет рекорд Тэватрона. Затем планируется поднять энергию до пяти тераэлектронвольт на пучок. После этого коллайдер будет остановлен, и затем вновь возобновит работу уже на проектной мощности семь тераэлектронвольт на пучок.
Коллайдер начнет давать "новую физику" в начале февраля >>
Бозон Хиггса и антиматерия
Современные представления физиков о Вселенной неполны. Нынешняя теория - так называемая Стандартная модель - обобщает наши знания об элементарных частицах, она была проверена в многочисленных экспериментах, однако остается много нерешенных вопросов, ответить на которые призван БАК.
В их числе - проблема происхождения массы, которая не решена в рамках Стандартной модели. Ответом на вопрос, почему некоторые частицы очень тяжелы, а другие не имеют массы совсем, может стать так называемый механизм Хиггса, названный по имени британского физика Питера Хиггса. Согласно этой теории, пространство заполнено полем Хиггса, и взаимодействуя с ним, частицы приобретают массу.
Частицы, которые сильно взаимодействуют с ним - тяжелые, те, которые слабо взаимодействуют - легкими. Поле Хиггса имеет как минимум одну частицу, связанную с ним - бозон Хиггса. Если она существует, то Большой адронный коллайдер сможет ее обнаружить. Кроме того, установка поможет ответить на вопрос о судьбе антиматерии - почему, если в момент большого взрыва возникло равное количество материи и антиматерии, антиматерии в наблюдаемой Вселенной нет?
Кроме того, в рамках одного из экспериментов на коллайдере, на детекторе ALICE будет исследоваться кварк-глюонная плазма, которая должна возникать при столкновении разогнанных в ускорителе ионов свинца. Как полагают ученые, это состояние материи - "комок" кварков и глюонов, которые еще не "собрались" в элементарные частицы, наблюдалось в самые первые мгновения после Большого взрыва.
