Физики в четверг утром завершили последний в этом году сеанс протон-протонных столкновений на Большом адронном коллайдере и начали подготовку к первым экспериментам с ионами свинца, в ходе которых будет получена так называемая кварк-глюонная плазма, существовавшая в первые мгновения после Большого взрыва, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Главная цель этого года - довести светимость (количество протонов в пучке на единицу времени и площади) до 10 в 32-й степени на квадратный сантиметр в секунду - была достигнута еще 13 октября, на две недели раньше, чем планировалось. С этого момента светимость была увеличена еще в два раза.

Чем выше светимость - количество протонов на единицу поперечного сечения пучка, - тем больше столкновений частиц происходит, и тем быстрее ученые смогут получить новые научные данные. Главная задача на 2011 год - накопить статистику до значения 1 обратный фемтобарн.

Примерно через неделю ученые впервые с момента запуска коллайдера проведут на нем эксперименты со столкновениями ионов свинца - атомов свинца, лишенных электронов. Одна из главных целей таких экспериментов - изучить особое состояние вещества, так называемую кварк-глюонную плазму, из которой состояла Вселенная до того момента, когда возникли элементарные частицы, протоны и нейтроны.

В обычной материи кварки и глюоны "заперты" внутри протонов и нейтронов и не могут существовать в свободном состоянии. Однако вскоре после Большого взрыва Вселенная состояла из горячего и сверхплотного "кваркового супа", в котором кварки объединяются в гигантские коллективы.

"Столкновения тяжелых ионов - уникальная микролаборатория для изучения этой сверхплотной горячей материи", - говорит Юрген Шукрафт (Jurgen Schukraft), руководитель коллектива ученых, работающих с детектором ALICE (A Large Ion Collider Experiment), специально разработанного для изучения столкновений ионов.

Эксперименты с тяжелыми ионами будут идти до 6 декабря, после чего коллайдер уйдет на "рождественские каникулы". Техническая остановка продлится до февраля 2011 года, после чего самый дорогой в мире физический прибор будет вновь запущен.

Большой адронный коллайдер (БАК), стоимость создания которого превысила 6 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".

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.

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.Физики в четверг утром завершили последний в этом году сеанс протон-протонных столкновений на Большом адронном коллайдере и начали подготовку к первым экспериментам с ионами свинца, в ходе которых будет получена так называемая кварк-глюонная плазма, существовавшая в первые мгновения после Большого взрыва, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Главная цель этого года - довести светимость (количество протонов в пучке на единицу времени и площади) до 10 в 32-й степени на квадратный сантиметр в секунду - была достигнута еще 13 октября, на две недели раньше, чем планировалось. С этого момента светимость была увеличена еще в два раза.

Чем выше светимость - количество протонов на единицу поперечного сечения пучка, - тем больше столкновений частиц происходит, и тем быстрее ученые смогут получить новые научные данные. Главная задача на 2011 год - накопить статистику до значения 1 обратный фемтобарн.

Примерно через неделю ученые впервые с момента запуска коллайдера проведут на нем эксперименты со столкновениями ионов свинца - атомов свинца, лишенных электронов. Одна из главных целей таких экспериментов - изучить особое состояние вещества, так называемую кварк-глюонную плазму, из которой состояла Вселенная до того момента, когда возникли элементарные частицы, протоны и нейтроны.

В обычной материи кварки и глюоны "заперты" внутри протонов и нейтронов и не могут существовать в свободном состоянии. Однако вскоре после Большого взрыва Вселенная состояла из горячего и сверхплотного "кваркового супа", в котором кварки объединяются в гигантские коллективы.

"Столкновения тяжелых ионов - уникальная микролаборатория для изучения этой сверхплотной горячей материи", - говорит Юрген Шукрафт (Jurgen Schukraft), руководитель коллектива ученых, работающих с детектором ALICE (A Large Ion Collider Experiment), специально разработанного для изучения столкновений ионов.

Эксперименты с тяжелыми ионами будут идти до 6 декабря, после чего коллайдер уйдет на "рождественские каникулы". Техническая остановка продлится до февраля 2011 года, после чего самый дорогой в мире физический прибор будет вновь запущен.

Большой адронный коллайдер (БАК), стоимость создания которого превысила 6 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".

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.

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.

Компьюлента:

На Большом адронном коллайдере начинаются эксперименты с ионами свинца

Текст: Дмитрий Сафин

Сотрудники Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в ближайшее время приступят к экспериментам с ионами свинца, которые займут место протонов на Большом адронном коллайдере (БАК).

Выйти на заданный уровень энергии пучков протонов — 3,5 ТэВ — специалистам ЦЕРН удалось в середине марта текущего года; уже через две недели были проведены первые столкновения. Энергию больше не повышали, а основной задачей на 2010 год стало увеличение светимости (меры частоты столкновений) коллайдера до 10³² см^-2•с^-1. Такое значение физики получили ещё 13 октября.

Программа столкновений протонов была завершена вчера, и к этому моменту светимость в два раза превысила указанную величину. При обработке собранных за прошедшие месяцы данных учёные, напомним, сузили диапазон возможных масс возбуждённых кварков и обнаружили неожиданный корреляционный эффект, подобный тому, который ранее наблюдался на Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов.

«Мы довольно точно оценили свои возможности и добились желаемого, — резюмирует генеральный директор ЦЕРН Рольф-Дитер Хойер (Rolf-Dieter Heuer). — Это позволяет надеяться на успешное выполнение плана в будущем году».

Сотрудник ЦЕРН Детлеф Кухлер (Detlef Kuchler) держит свинцовый образец, который используется для получения тяжёлых ионов. (Фото M. Brice / ЦЕРН.)

Оставшиеся недели 2010-го физики посвятят опытам с ионами свинца. Их целью станет получение кварк-глюонной плазмы и исследование её свойств, проясняющих природу сильного взаимодействия. «Мы установим экспериментальный рекорд температуры и плотности вещества», — утверждает представитель коллаборации ALICE Дэвид Эванс (David Evans).

Опыты будут продолжаться до шестого декабря, после чего БАК ожидает плановая остановка. В феврале 2011 года работа продолжится: учёные вновь вернутся к столкновениям протонов.

Моделирование столкновения ионов свинца. Белым показаны адроны, красным, синим и зеленым — кварки:

Подготовлено по материалам ЦЕРН.