Коллайдер готов к запуску

Череда неудачных попыток запустить Большой адронный коллайдер (БАК) не останавливает ученых в попытках воспроизвести Большой взрыв, и CERN снова готовит ускоритель заряженных частиц к испытаниям. На днях было объявлено, что предварительный этап подготовки коллайдера прошел успешно и готовность ускорителя к запуску оценивается как удовлетворительная.

О том, что БАК может успешно проходить испытания, ученые заявили после того, как ускоритель был охлажден до температуры ниже температуры открытого космоса. Благодаря использованию криогенных линий, содержащих жидкий гелий, все восемь секторов были охлаждены до 1,9º по Кельвину (-271º C, или -456º F). Эта рабочая температура ускорителя ниже, чем температура в условиях открытого космоса, которая оценивается в 2,7º К (при этом 0º К - максимально низкая температура, которая возможна в физическом мире). В режиме таких низких температур нуждаются прежде всего магниты, которые приводят пучки электронов в движение. Только при 1,9º К мощные магниты становятся сверхпроводниками, в которых сопротивление материала достигает нулевых показателей. Отсутствие фактического сопротивления материалов позволяет направить электрический ток практически без потери энергии. В предстоящих в ноябре экспериментах два пучка протонов будут направлены в противоположных направлениях. Таким образом, магниты выступят своеобразными пушками, дающими залп в сторону друг друга. Подобная перестрелка будет проводиться в кольцевом корпусе коллайдера, сконструированном наподобие туннеля. В процессе эксплуатации магнитов будет проводиться постепенное увеличение тока до достижения рабочего уровня напряжения 6 кА, при котором происходит ускорение элементарных частиц, стартовавших с номинальной точки энергетического потенциала в 3,5 ТэВ. Ученые ожидают, что ускоренные магнитами протоны достигнут скорости, близкой к скорости света, и начнут сталкиваться, разбивая друг друга в точках соприкосновения.

Именно процесс протонной деструкции, который впервые будет воспроизведен человеком, так интересует ученых. Поведение протонов в ускорителе и тысячи новых частиц, образованных впоследствии столкновения, по мнению экспертов, позволят пролить свет на природу Вселенной и воссоздать условия ее возникновения.

«Столкновения на сверхвысоких скоростях требуют отлаженной работы коллайдера, - отметил директор по связям с общественностью CERN Джеймс Гиллис. - БАК является самым мощным ускорителем частиц, который был когда-либо построен. Мощность 27-километрового ускорителя настолько высока, что мы расположили его на глубине 175 м под землей, дабы воссоздание Большого взрыва было безопасным».

Успех предприятия во многом зависит от состояния сверхпроводников и исправности системы охлаждения. Напомним, что неудачная попытка запустить БАК в сентябре 2008 года произошла из-за поломки системы охлаждения. Один из электрических контактов между сверхпроводящими магнитами расплавился под действием возникшей из-за увеличения силы тока электрической дуги, которая пробила изоляцию гелиевой криогенной системы. Это привело к выбросу около 6 т жидкого гелия в туннель и, как следствие, резкому росту температуры. Все дальнейшие эксперименты с коллайдером были отложены до осени 2009 года. Для восстановления криогенной системы требовалось вернуть этот участок ускорителя к комнатной температуре, а после ремонта - охладить его снова до рабочей температуры.

После восстановительных работ магниты БАК снова охлаждены, что означает готовность к предстоящим испытаниям. Для того чтобы подобный инцидент не повторился, CERN будет осуществлять тщательный контроль за проведением предварительных испытаний элементов новой системы защиты, дабы исключить все возможные сбои до начала экспериментов по столкновению частиц. Новая защитная система включает в себя сотни новых детекторов, направленных на обнаружение неисправностей в любом соединении еще на первом этапе испытаний, что позволит защитить коллайдер от всевозможных утечек и замыканий.

Пробный запуск пучков низкой интенсивности в отдельных частях БАК может быть осуществлен до начала ноября, при этом опыт по столкновению частиц пучков низкой интенсивности ожидается только в конце ноября. Если эксперимент пройдет успешно, энергия пучка будет увеличена и столкновения частиц на сверхвысоких скоростях произойдут уже в декабре или январе.