Как уже неоднократно подчеркивалось, процесс вывода Большого адронного коллайдера на запланированный режим работы состоит из многих этапов. Каждый такой этап включает в себя период тестирования коллайдера в новом режиме, а затем несколько недель научной работы. В течение всего августа LHC работал в научной фазе сначала с 25-ю, а затем с 50 сгустками на пучок. При этом была достигнута мгновенная светимость 1031 см–2·сек–1, а набранная интегральная светимость превысила 3,5 pb–1. Данные, полученные этим летом, уже были представлены на нескольких конференциях, а ускорительщики тем временем начали очередной этап настройки коллайдера.
Чтобы достичь поставленной перед LHC цели (набор 1000 pb–1) к концу 2011 года, необходимо увеличить мгновенную светимость еще на порядок. Это значит, что в пучке надо удерживать не 50, а несколько сотен сгустков. При переходе к такой интенсивности коллайдер должен переключиться на новый режим работы, при котором пучки будут сталкиваться не лоб в лоб, а под углом.
Необходимо пояснить, почему увеличение количества сгустков до нескольких сотен сопряжено с такими трудностями. Напомним, что встречные протонные пучки в LHC летают по двум раздельным вакуумным трубам. Лишь вблизи точек столкновения, на участке длиной примерно 130 метров, две трубы сливаются в одну. Управление пучками производится таким образом, чтобы на входе в общую трубу пучки «ложились» на ось, а на выходе из трубы — уходили в нужную сторону (см. рис. 1). Благодаря этому в центре трубы пучки сталкиваются лоб в лоб, или, как говорят физики-ускорительщики, под нулевым углом (zero crossing-angle).
Если в пучке имеется лишь 50 сгустков, они следуют друг за другом на расстоянии несколько сот метров. Это значит, что пока один сгусток летит по общей трубе и сталкивается со встречным сгустком, никакие другие сгустки ему не мешают: все они находятся далеко. Если же количество сгустков увеличить до нескольких сотен, то сгустки начнут мешать друг другу. Пока сгусток летит в общей трубе, ему успеют по пути встретиться сразу несколько сгустков из встречного пучка. Только одно из этих пересечений по-настоящему важно — то, которое происходит в центре детектора, там, где сгустки максимально сфокусированы. Все остальные пересечения считаются «паразитными», они лишь дестабилизируют пучки, и поэтому от них надо избавиться.
Схема, с помощью которой физики собираются решать эту задачу на LHC, называется «столкновения под углом». Принцип ее работы показан на рис. 2. В этой схеме каждый сгусток, входящий в общую трубу, не ложится строго на ось трубы, а летит под небольшим углом к ней. В результате сгустки могут сталкиваться только в центре детектора, а вдали от центра они просто пролетают мимо встречных сгустков. Типичное значение угла — порядка одной угловой минуты; этого достаточно, чтобы развести пучки на входе в трубу на несколько миллиметров в поперечной плоскости. Слишком сильно увеличивать этот угол нельзя, иначе сталкивающиеся в центре сгустки будут плохо перекрывать друг друга и светимость начнет падать.
Переход к режиму столкновений под углом подразумевает перенастройку магнитной системы ускорителя вблизи точек пересечения. Ближайшая неделя будет как раз посвящена тестированию работы LHC в этом режиме. На первых этапах в ускоритель будет запущено всего по одному сгустку в каждом направлении, и причем на низкой энергии. Затем будет запущено по 4 сгустка, идущих на небольшом расстоянии друг за другом (с интервалом 150 наносекунд, что отвечает расстоянию 45 метров). Будет проверено, не возникает ли паразитных столкновений в таком режиме и не происходит ли разбалансировка пучков. Если все проверки пройдут успешно, будет дано добро на последовательное увеличение количества сгустков до нескольких сотен.
|
Последние новости: LHC, Запуск и работа LHC, Технические аспекты LHC
Астрономические наблюдения недели
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):
Новости науки по темам:
антропология,
археология,
астрономическая научная картинка дня,
астрономия,
биология,
биотехнологии,
генетика,
геология,
затмения,
информационные технологии,
космос,
лингвистика,
математика,
медицина,
нанотехнологии,
наука в России,
наука и общество,
Нобелевские премии,
палеонтология,
Первое апреля,
психология,
технологии,
физика,
химия,
эволюция,
экология,
энергетика,
этология
Новости науки по авторам:
Дарья Баранова,
Вера Башмакова,
Александр Бердичевский,
Максим Борисов,
Варвара Веденина,
Александр Венедюхин,
Михаил Волович,
Алексей Гиляров,
Сергей Глаголев,
Николай Горностаев,
Юрий Ерин,
Анастасия Еськова,
Дмитрий Замолодчиков,
Игорь Иванов,
Мария Кирсанова,
Дмитрий Кирюхин,
Александр Козловский,
Алексей Левин,
Андрей Логинов,
Лейла Мамирова,
Александр Марков,
Мария Медникова,
Вадим Мокиевский,
Максим Нагорных,
Елена Наймарк,
Петр Петров,
Александр Пиперски,
Константин Попадьин,
Сергей Попов,
Роман Ракитов,
Татьяна Романовская,
Александр Самардак,
Александр Сергеев,
Андрей Сидоренко,
Даниил Смирнов,
Любовь Стрельникова,
Алексей Тимошенко,
Мария Шнырёва
Новости науки по месяцам: 2012 V, IV, III, II, I
2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
Научные новости у наших партнеров:
«Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru
|  | |
Подробнее
e-mail: 
