Большой адронный коллайдер. ~ Все и ничего

A+ A-

Коллайдер превзошел сам себя
Невероятные показатели получены в 2011 году

Вопреки предсказаниям скорейшего апокалипсиса и массовой истерии вокруг испытаний по ускорению частиц, программа протонных столкновений на Большом адронном коллайдере завершилась благополучно. В этом году коллайдер превзошел сам себя, в шесть раз превысив запланированные показатели.

"Под конец сессии 2011 г. БАК достиг невероятных скоростей. Полученные показатели в шесть раз превосходят те, которые были в самом начале сессии. Мы постепенно приближаемся к обнаружению бозона Хиггса и доказательству или опровержению существования суперсимметрии", - заявил Директор технического отдела ускорителей ЦЕРН.

За последнюю сессию БАК отработал 180 дней и провел 400 трлн столкновений протонных пучков. Максимальное количество этих столкновений составило 35% от номинального. Ожидается, что этот показатель будет повышаться и дальше, сообщает пресс-релиз научно-исследовательского центра Европейского совета ядерных исследований (CERN).

В начале 2011 г. ожидалось, что светимость коллайдера составит один обратный фемтобарн. Светимость характеризует интенсивность столкновения частиц в единицу времени. Однако уже 17 июня ускоритель достиг этого значения, а 18 октября был перейден рубеж в 5 обратных фемтобарн. На момент закрытия программы вчера светимость составила почти 6 обратных фемтобарн. В следующем году ожидается, что ускоритель будет сталкивать пучки протонов на повышенной мощности, однако окончательное решение еще не принято. Пока протонная программа прекращена и коллайдер займется столкновением ионов свинца.

Напомним, что одной из основных целей этого проекта является экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса - теоретически существующая элементарная частица. Доказательство его существования может открыть механизм нарушения симметрии электрослабого взаимодействия, изучение которой может натолкнуть физиков на новые способы описания законов существования мира. Согласно теории "суперсимметрии" любая элементарная частица обладает более тяжелой парой или "суперчастицой". Коллайдер был сооружен в ноябре 2006 г., а 11 августа 2008 г. прошли первые испытания.

Коллайдер может "поймать" бозон Хиггса к Рождеству
Бозон Хиггса можно найти и без коллайдера, уверены ученые

видео: Российский лазерный коллайдер, который может превзойти Большой адронный

карикатуры: В поисках бозона Хиггса, или Зачем действительно нужен БАК

Большой адронный коллайдер (БАК) набрал достаточное количество данных, которое уже позволяет почувствовать бозон Хиггса - гипотетическую частицу, поиск которой является одной из главных задач ускорителя.

Согласно данным, которые выводятся на онлайновый монитор состояния коллайдера, ускоритель достиг значения накопленной светимости в пять обратных фемтобарн.

Для "поимки" бозона Хиггса ученые должны накопить достаточно большую статистику - набрать достаточно большую интегральную (накопленную) светимость, то есть данные о столкновениях частиц в ускорителе. Шансы обнаружить бозон Хиггса будут высоки, когда коллайдер достигнет интегральной светимости от пяти до десяти обратных фемтобарн.

Вероятность того или иного события в физике частиц зависит от сечения процесса, то есть, грубо говоря, площади столкновений. Единица измерения сечения - барн, который равен 10^-28 квадратных метров.
График роста накопленной светимости Большого адронного коллайдера и детектора CMS
CERN / CMS
График роста накопленной светимости Большого адронного коллайдера и детектора CMS

Интегральная светимость - количество частиц, пролетевших в коллайдере за определенное время - измеряется в обратных барнах, чтобы было можно определить, сколько раз за этот срок может произойти событие с тем или иным сечением. Например, при интегральной светимости 100 обратных фемтобарн некий процесс с сечением один фемтобарн произойдет 100 раз. Однако из-за "неидеальности" детекторов количество зарегистрированных событий может быть гораздо меньше.

Пять обратных фемтобарн соответствуют примерно 350 квадрильонам столкновений протонов.

В начале сентября Гвидо Тонелли (Guido Tonelli), официальный представитель коллаборации CMS, группы физиков, работающих на одноименном детекторе, не исключил, что физики смогут обнаружить признаки существования бозона Хиггса (или исключить его существование) уже к Рождеству 2012 года.

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Ученые рассчитывают, что найти эту частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК).

В 27-километровом кольце коллайдера, расположенного в ЦЕРНе на границе Франции и Швейцарии, сталкиваются летящие навстречу друг другу протоны. В результате столкновений образуются "ливни" других частиц, которые фиксируют детекторы. Анализируя данные с детекторов, физики могут понять, какие частицы рождались в столкновениях.