Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Новости LHC
Мониторы LHC
Результаты, полученные на LHC
LHC в работе
Хронология создания и работы
Ранние этапы работы LHC
Общее расписание работы LHC
Расписание на 2008 год
Авария 19 сентября 2008 года и ее последствия
Расписание на 2009 год
Расписание на 2010 год
Расписание на 2011 год
Расписание на 2012 год
Расписание на 2013–2015 годы
Устройство и задачи LHC
Физика элементарных частиц
Галерея
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Архив журнала «Химия и жизнь» за 40 лет!

На 4 CD или 1 DVD





Главная / LHC / LHC в работе / Ранние этапы работы LHC

Ранние этапы работы LHC

Поэтапный запуска коллайдера

Очевидно, что такая сложная установка, как LHC, не будет сразу же запущена на максимальную мощность. Производительность LHC будет повышаться постепенно, в несколько этапов, и займет это около трех лет. В течение этого времени, и особенно в первые месяцы, изучение научных вопросов будет перемежаться с сеансами тестирования, отладки и сбора чисто технической информации. Весь этот комплекс процедур называется «запуском» (по-английски «commissioning») ускорителя.

В ходе запуска и отладки ускорителя будут поэтапно меняться следующие параметры:

  • энергия протонов,
  • количество протонов в сгустке и количество сгустков в пучке,
  • размеры сгустков.

Все эти параметры влияют на «производительность» коллайдера (то есть количество «интересных» событий в секунду). Чем больше сгустков циркулирует в пучке и чем больше протонов запасено в каждом сгустке, а также чем плотнее собраны протоны в сгустках, тем выше светимость коллайдера, то есть тем чаще происходят столкновения протонов. Чем выше энергия протонов, тем больше в них кварков и глюонов с высокой энергией, достаточной для рождения новых тяжелых частиц, а значит, тем больше вероятность породить «интересное» событие в протон-протонном столкновении (см. подробности на странице Эксперименты на адронных коллайдерах).

Ожидаемые параметры LHC в максимуме производительности таковы: энергия протонов 7 ТэВ, в каждом из двух пучков будет 2808 сгустков по 100 млрд протонов в каждом сгустке, а сами сгустки будут следовать друг за другом с интервалом 25 нс. Для сравнения, начинать отладку коллайдера предполагается с такими параметрами: энергия протонов равна энергии инжекции из предварительного ускорителя (0,45 ТэВ), в пучке 1 сгусток, содержащий порядка 10 млрд протонов.

Запуск LHC будет состоять из четырех стадий, которые подробно описаны на странице LHC Commissioning with Beam.

  • Стадия A (первый месяц-два):
    • Несколько дней на то, чтобы добиться стабильной циркуляции сгустков в коллайдере (сначала с одним пучком, потом с двумя); при этом будут также проверены системы наблюдения и управления пучками.
    • Несколько дней технических тестов для режима с несколькими сгустками в пучке.
    • Один день на пробные столкновения пучков на энергии инжекции (450 ГэВ) в режиме 1 или несколько сгустков на пучок (см. текущие планы этого этапа).
    • Повышение энергии пучков до некоторой промежуточной энергии и несколько дней тестов в таким режиме. До какого именно значения будет повышена энергия, будет зависеть от готовности поворотных магнитов. В августе 2009 года было принято решение подниматься до энергии 3,5 ТэВ, но, по-видимому, в ноябре-декабре из-за соображений безопасности будет достигнута лишь энергия 1,1 ТэВ (то есть чуть выше, чем энергия Тэватрона). На энергию 3,5 ТэВ пучки выйдут лишь в начале 2010 года, после того, как будут закончены проверки магнитов во всех секторах.
    • Затем в течение нескольких недель будут чередоваться «научные сеансы» работы и технические сеансы тестирования и отладки. Количество сгустков в пучке будет повышено до 4, потом до 12, потом до 43. Сами сгустки будут постепенно сжиматься. Подробности см. на страничке Pilot Physics Run.
  • Стадия B: поэтапное увеличение сгустков в пучке до 432 и увеличение количества протонов в сгустке. Цель этого этапа — выйти на режим, при котором сгустки будут следовать друг за другом с интервалом 50 нс. Энергия протонов при этом должна быть поднята как минимум до 5 ТэВ. Ожидается, что этот этап будет пройден в 2010 году.
  • Стадии C и D, при которых будет вначале достигнуто максимальное количество сгустков, а затем — максимальное сжатие сгустков. Не исключено, впрочем, что детальная программа работы на этих стадиях еще будет пересмотрена.

Что можно будет изучить на LHC за первый год работы?

Во время стадии A будет накоплена интегральная светимость порядка 0,1  pb–1. Этого будет достаточно для обнаружения и измерения ключевых процессов Стандартной модели: рождение и распад W- и Z-бозонов, t-кварк-антикварковых пар, тяжелых мезонов и т. д. Все эти процессы были уже изучены ранее, в частности на коллайдере Тэватрон. Наблюдение всех нужных частиц с измеренными ранее параметрами — важный шаг в проверке того, что детекторы работают правильно, что всё собрано и откалибровано должным образом.

На стадии B будет накоплена интегральная светимость порядка 100 pb–1. Этого достаточно для набора примерно миллиона W-бозонов, 100 тысяч Z-бозонов и 10 тысяч топ-кварковых пар. Такая статистика позволит детально изучить свойства этих процессов и, возможно, улучшить некоторые результаты Тэватрона. При такой светимости станут возможными первые поиски хиггсовского бозона и других явлений.

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия