Впервые в лабораторных условиях удалось столкнуть два пучка протонов с суммарной энергией 7 тераэлектрон-вольт. Большой адронный коллайдер готов к проведению физических экспериментов, для которых он создавался.
Специалисты Европейского центра ядерных исследований (CERN) впервые столкнули в Большом адронном коллайдере (БАК) два пучка протонов с суммарной энергией 7 тераэлектрон-вольт. Это в 3,5 раза больше, чем получали в ускорителях частиц раньше.
Успешному опыту сегодня предшествовали несколько попыток получить два стабильных пучка протонов. Новая система защиты останавливала эксперимент каждый раз, когда отмечалось даже малейшее отклонение от нужных показателей. Однако в итоге эксперимент удался значительно быстрее, чем предполагалось. Специалисты CERN допускали, что первых столкновений придется ждать несколько дней.
Один пучок протонов удалось получить к 13.17 мск, но второй пучок заглох. О наличии двух пучков CERN объявил в 13.38 мск. Через 11 минут специалисты подтвердили, что эксперимент идет нормально. А к 14.11 мск удалось достичь половины требуемой энергии -- 1,75 ТэВ. В 14.30 мск специалисты CERN заявили об энергии 3 ТэВ, а в 14.41 мск -- уже о 3,5 ТэВ, после чего началась подготовка непосредственно к столкновению, о котором объявили в 15.01 мск.
Столкновение с суммарной энергией 7 ТэВ -- ранее недостижимый для физиков эксперимент. Что он может дать, пока не известно. Ученые надеются, что получится зарегистрировать новые физические проявления (например рождение бозона Хиггса), но фактический результат пока придется подождать.
В погоне за темной материей
«Это великий день для тех, кто изучает физику элементарных частиц, -- заявил директор CERN Рольф Хойер. -- Много людей ждали этого момента, и их терпение и верность идее начинают приносить дивиденды».
Представители различных стран выразили уверенность, что теперь БАК готов к проведению принципиально новых экспериментов, которые позволяет открыть новые физические силы и взаимодействия. В частности, представитель проекта ATLAS (один из основных детекторов БАК, как и CMS, ALICE и LHCb) Фабиола Джианотти уверена, что «БАК открывает обширное поле для исследований». «Начинается охота за темной материей, новыми силами, новыми измерениями и бозоном Хиггса», -- заявила Джианотти.
«Приятно видеть, как работают датчики частиц и как команды физиков во всем мире анализируют полученные данные, -- заявил представитель проекта CMS Гвидо Тонелли. -- Скоро мы приступим к решению некоторых из основных загадок современной физики, таких как источник массы, теория большого объединения и существование темной материи во Вселенной».
«Мы с нетерпением ждем последствия протонных столкновений», -- вторит Тонелли представитель проекта ALICE Юрген Шукрафт.
«LHCb готов к проведению физических экспериментов. У нас существует обширная программа по исследованию асимметрии материи и антиматерии глубже, чем это делали когда-либо раньше», -- отметил руководитель проекта LHCb Андрей Голутвин.
На пороге открытий
«С двумя пучками в 3,5 ТэВ мы оказываемся на пороге старта программы исследований, запланированных с помощью БАК», -- заявил специалист CERN по ускорителям Стив Майерс, когда впервые удалось получить один пучок протонов с энергией 3,5 ТэВ. Но он же тогда добавил, что предстоит провести большую работу, прежде чем получится расположить два пучка на одной линии. «Это все равно что пытаться столкнуть пару игл, запущенных над Атлантикой», -- сравнил ученый.
Хойер в свою очередь напомнил, что создание БАК еще не завершено. По мере увеличения сложности опытов специалистам приходится дорабатывать систему. В частности, улучшать защитные механизмы. «Мы находимся на этапе ввода в эксплуатацию», -- подчеркнул Хойер. Он добавил, что может потребоваться не один день, прежде чем получится столкнуть два пучка с энергией 3,5 ТэВ.
Текущая серия экспериментов началась 20 ноября 2009 года, когда удалось получить пучок протонов с энергией 0,45 ТэВ. К 30 ноября ученые подняли энергию до 1,18 ТэВ. До того как коллайдер временно выключили 16 декабря, экспериментаторы смогли столкнуть пучки с суммарной энергией 2,36 ТэВ.
Всего в 2009 году четыре основных детектора БАК -- ALICE, ATLAS, CMS и LHCb -- зарегистрировали более миллиона столкновений, данные о которых сейчас распределены между исследователями для анализа. Как отмечается в сообщении CERN, вскоре ожидается выход первых научных статей с материалами по столкновению пучков и работе БАК.
После достижения энергии 2,36 ТэВ специалисты БАК сделали технический перерыв, чтобы подготовить оборудование к более серьезным экспериментам, требующим получения высоких энергий. В частности, во время паузы провели профилактические работы, улучшили защитные системы.
19 марта CERN объявил, что впервые удалось получить пучок протонов с энергией 3,5 ТэВ. Теперь же впервые удалось столкнуть два таких пучка. Это означает, что на БАК начинается постоянная экспериментальная работа, которая будет продолжаться 18-24 месяцев с небольшим перерывом в конце 2010 года.
