С 6 по 10 февраля в альпийском курортном городке Шамони прошла традиционная конференция, посвященная конкретным планам работы Большого адронного коллайдера в ближайший год. На этой сугубо технической конференции обсуждалась работа всех компонентов ускорителя в 2011 году, были обрисованы планы на следующий год и перечислены технические трудности, с которыми придется бороться. Все материалы конференции доступны онлайн на сайте ЦЕРНа.
Главным результатом этой встречи по традиции стали технические рекомендации касательно режима работы коллайдера. Предложенный план был составлен с учетом максимальной научной эффективности работы при минимальном риске технических сбоев; эти рекомендации были изложены в завершающем докладе конференции. В ближайшее время их должен будет рассмотреть Совет директоров ЦЕРНа, который и примет окончательные решения.
Вот основные положения предложенного режима работы LHC в 2012 году:
- Предлагается поднять энергию протонов до 4 ТэВ с нынешних 3,5 ТэВ. Осторожность тут связана с тем, что чем больше энергия, тем сильнее должно быть магнитное поле в сверхпроводящих магнитах, а значит, тем выше риск их выхода из строя, что может грозить задержкой на несколько месяцев. Однако многочисленные проверки оборудования, а также дополнительная аппаратура, установленная в прошлом году, позволяют считать, что до 4 ТэВ энергию можно поднять без каких-либо опасений. С научной точки зрения повышение энергии выгодно — оно означает, что многие редкие процессы будут происходить чаще (например, бозон Хиггса будет рождаться примерно на 20–30% чаще, а для гипотетических частиц с массой в пару ТэВ выигрыш будет в 2–3 раза).
- Главная цель на 2012 год — накопить столько статистики, чтобы детекторы ATLAS и CMS смогли надежно и независимо друг от друга открыть (или достоверно закрыть) хиггсовский бозон. Это отвечает интегральной светимости примерно 13 fb–1, что в два с половиной раза больше, чем накоплено в прошлом году. Судя по темпам набора статистики, это ускорительщикам вполне по силам.
- Предполагается, что по окончании этого года ускоритель будет остановлен до осени 2014 года на дальнейшую доводку аппаратуры. Она позволит поднять энергию еще выше, до 6,5 ТэВ (проектные 7 ТэВ уже представляются маловероятными), и еще больше увеличить светимость. Конкретную дату выключения коллайдера техники не называют, предпочитая оставить за собой свободу действий: если светимость будет набираться медленно, они отложат остановку на пару месяцев.
- В конце 2012 года планируется провести особый сеанс столкновений протонов с ядрами
Устройство Большого адронного коллайдера позволяет ему сталкивать друг с другом не только протоны, но и ядра свинца. Для ядерных столкновений обычно отводится несколько недель в ноябре-декабре каждого года. Сеанс работы с ядрами запланирован и на 2012 год, однако в этот раз он, скорее всего, пройдет в режиме асимметричных столкновений — ядра будут сталкиваться с протонами. Подробный доклад, описывающий технические тонкости этого режима работы, был на днях представлен на конференции Chamonix-2012.
Научная ценность таких столкновений состоит в том, что они станут своеобразным эталоном для изучения гораздо более сложных столкновений двух ядер друг с другом (см. некоторые подробности в нашей новости). Однако техническая реализация этого проекта не так проста. В отличие от столкновений протон-протон или ядро-ядро, в асимметричном случае пучки в двух вакуумных трубах будут разными, а значит, соответствующая аппаратура должна будет работать в разных режимах (хотя бы по той причине, что период оборота протонов и ядер по кольцу различается). Поэтому еще год назад осуществимость такого проекта была под вопросом.
В течение 2011 года было внесено множество новых предложений, и 16 октября, как раз между сеансами протонных и ядерных столкновений, эта схема была впервые опробована. Оказалось, что пучки циркулируют в такой конфигурации достаточно устойчиво, и их удалось даже синхронно разогнать до высоких энергий. Второй тестовый сеанс, в котором физики собирались осуществить столкновения протонов с ядрами, был запланировал на 16–17 декабря, но его пришлось отменить из-за проблем с одним из магнитов. Тем не менее, даже при таком небольшом практическом опыте техники уверены, что им удастся реализовать такой режим столкновений. Для пущей надежности предлагается провести короткий тестовый сеанс в августе-сентябре 2012 года и при положительных результатах посвятить таким столкновениям весь ноябрь. В этом случае к столкновениям ядер друг с другом физики вернутся лишь осенью 2015 года.В декабре 2011 года на специальном семинаре в ЦЕРНе были объявлены предварительные результаты коллабораций ATLAS и CMS по поиску бозона Хиггса. Обработка почти всей статистики, накопленной за 2011 год, позволила сузить возможный интервал масс бозона (116-131 ГэВ по данным ATLAS и 115-127 ГэВ по данным CMS). Кроме того, оба эксперимента заметили превышение данных над фоном в области масс 125 ГэВ, которое были очень похоже на первое проявление хиггсовского бозона.
По материалам: elementy.ru.