Блог ATLAS рассказывает о тонкостях изучения «мягких» адронных процессов

Детектор ALFA

Рис. 1. Детектор ALFA расположен в туннеле коллайдера в 240 метрах от «родительского» детектора ATLAS. Фото с сайта atlas-project-lumi-fphys.web.cern.ch

Обычно в новостные ленты попадают только самые громкие, порой революционные, результаты коллайдера. Однако научная программа LHC включает множество вопросов, которые пусть и не рубят наповал широкую публику, но для самих ученых важны и интересны. Более того, некоторые результаты физики добывают совсем не так, как тот же хиггсовский бозон, — и тогда сам процесс выцарапывания этой информации у природы становится своего рода искусством.

Недавно блог коллаборации ATLAS в серии из четырех постов (1, 2, 3, 4) рассказал о буднях специальных сеансов с расфокусированными пучками и об измерениях на детекторе ALFA, заточенном именно под такую работу. Мы писали про эти сеансы в 2011 и 2015 годах. Их цель — изучить «мягкие» адронные процессы, то есть такие столкновения, при которых, несмотря на огромную энергий соударений, протоны выживают и отклоняются на очень малый угол (упругое рассеяние) либо теряют маленькую долю энергии, но по-прежнему летят практически вперед (адронная дифракция).

В обычном режиме работы коллайдера такие процессы зарегистрировать невозможно. Углы отклонения настолько маленькие, что протоны «улетают в трубу»: они неотличимы от просто пролетевших мимо, но не провзаимодействовавших протонов. Чтобы заметить отклонение на очень малые углы, надо сделать пучки максимально параллельными, а это значит, что их требуется расфокусировать. Про то, как это делается, мы рассказывали в новости Специалисты научились сжимать пучки лучше, чем в прошлом году.

Регистрируют эти события совсем не так, как обычные, жесткие, столкновения. Вместо огромного многослойного детектора на пути частиц стоит тонкая пластинка с полупроводниковыми датчиками, которую протон пронзает насквозь, оставляя в ней точечный сигнал. Эти пластинки расположены прямо в вакуумной трубе, в радиационно-жестких и опасных условиях, всего в нескольких миллиметрах от мощного протонного пучка. Два основных детектора, построенных по этой технологии, — это TOTEM, который расположен вблизи CMS, и ALFA, установленный рядом с ATLAS. Описанные в блоге эксперименты проводились на ALFA.

Рис. 2. Упругое рассеяние протонов по данным ALFA

Рис. 2. Упругое рассеяние протонов по данным ALFA. Изображение с сайта atlas.ch

На рис. 2 показано, как выглядят сырые данные по упругому рассеянию протонов на очень малые углы. Показаны две пары верхних и нижних пластин; основной пучок пролетает в точке с координатами (0, 0). Каждое попадание протонов — это отдельная точка. Когда плотность точек становится большой, она отображается цветом. Вертикальные «лучи» на этих пластинах — это как раз «засветка» от упруго рассеявшихся протонов. Обратите внимание, насколько малые углы требуется измерять: пролетев 240 метров после точки столкновения, протоны отклонились вбок всего на несколько миллиметров!

Рис. 3. Протоны, испытавшие дифракционное соударение

Рис. 3. Протоны, испытавшие дифракционное соударение. Изображение с сайта atlas.ch

Другой вариант рассеяния, который может измерять ALFA, — это адронная дифракция. Протон при этом не только слегка отклоняется, но и теряет небольшую долю энергии. Такой протон будет лететь в магнитной системе коллайдера не по идеальной орбите, а его будет сносить вбок, причем — только в одну сторону. Мы этот эффект уже предлагали сосчитать в задаче Форвард-детектор на LHC. Он хорошо заметен на рис. 3, где, по сравнению с рис. 2, набрано уже намного больше статистики.

Манипуляция с детекторами в непосредственной близости от пучка — дело очень ответственное; посты в блоге ATLAS рассказывают и об этой части работы. Техники выполняют множество проверок стабильности пучков перед тем, как дать добро на выдвигание пластин детекторов. Специфика этого эксперимента в том, что, как раз из-за близости детектора к пучку, электроника считает, что пучки небезопасны. Поэтому людям приходится вручную отменять это предупреждение и работать в условиях, которые компьютер считает небезопасными.


15
Показать комментарии (15)
Свернуть комментарии (15)

  • Sergej  | 14.03.2016 | 09:22 Ответить
    Расскажите об уменьшении протона http://ranibu.ru/nasha-planeta-nachala-zhit-v-drugom-izmerenii.html

    Чем это нам грозит?
    Ответить
    • Dema > Sergej | 14.03.2016 | 10:26 Ответить
      Это грозит нам эпидемией, лженаучной заразой, которая очень быстро завоевывает мир.
      Ответить
    • willmore > Sergej | 14.03.2016 | 14:16 Ответить
      Спасибо большое за ссылку, такого образцового параноидально-шизофренического бреда не читал давно!
      Ответить
      • prometey21 > willmore | 14.03.2016 | 15:43 Ответить
        За что спасибо?! За удовольствие читать бред "сивой кобылы"?! Есть научные предсказания из-за изменений на доли процента постоянной тонкой структуры. Даже это гибельно для мира! А тут протон на 4% изменил массу!!! "Лженаука" пошла ва-банк! Кто больше солжет!!!
        Лучше почитайте сайт научных журналистов trv-science.ru . Намного полезнее будет, чем читать откровенную ложь!
        Игорь! Что же Вы молчите? Или Вы устали бороться с "дураками"?
        Ответить
        • Игорь Иванов > prometey21 | 14.03.2016 | 18:24 Ответить
          Я не трачу время и усилия на то, чтоб с пеной у рта бороться с дураками. Я либо игнорирую, либо молча тру, если это в моем блоге. А сайтом Элементы всё же заведуют редакторы, а не я.
          Ответить
          • prometey21 > Игорь Иванов | 14.03.2016 | 19:10 Ответить
            Спасибо за откровенность!
            Ответить
          • ntfs > Игорь Иванов | 15.03.2016 | 13:15 Ответить
            Но раньше вы раздел об LHC, да и вообще все свои статьи на Элементах, называли своими. И говорили, что осуществляете их последующее "тех.обслуживание" на правах автора, на что вам предоставлены администраторами Элементов соответствующие тех.возможности. И вы ими активно пользовались, затирая мусор. Теперь почему-то пишите про свой блог, хотя речь сейчас конечно не о нем. Ваш блог - это вообще сторонний ресурс. Вы больше не осуществляете тех.обслуживание своих статей на Элементах по своей личной инициативе или загруженности? Или у вас больше нет тех.возможностей это делать? Спасибо!
            Ответить
        • Sergej > prometey21 | 14.03.2016 | 22:48 Ответить
          Там не про массу, а про уменьшение самой частицы протона на 4%. И это был длительный эксперимент 10 лет, то не просто утром проснулись с новым протоном.
          Ответить
        • willmore > prometey21 | 15.03.2016 | 09:59 Ответить
          Да. Спасибо за удовольствие почитать бред сивой кобылы. Это как шоу уродов. А вы цирк близко к сердцу принимаете. Если человек такое пишет и искренне в это верит, это не лженаука, а клиника.
          Ответить
          • ntfs > willmore | 15.03.2016 | 13:18 Ответить
            Поблагодарили дважды, похоже вы в восторге от "шоу уродов" :))
            Ответить
          • ovz > willmore | 22.03.2016 | 13:39 Ответить
            Никакая это не клиника. Автор (группа авторов) умен и достаточно предприимчив.
            Великолепный сайт, сделанный профессионально и вероятно стоивший немало вложений, отличная графика, иллюстрирующая тексты, да и сами тексты написанные достаточно творчески и в тоже время с тонкими психологическими приемчиками.
            Это чистый бизнес, построенный на мракобесии и невежестве. После прочтения этих текстов обыватель должен возжелать немедленного просветления, а рука естественным путем потянуться к меню "услуги/консультация". Ну дальше дело техники...
            Ответить
            • aa > ovz | 24.03.2016 | 10:35 Ответить
              Мне кажется, что следует провести анализ - статейку по поводу разделения "мифологического мышления", научного и лженаучного. И сразу всех, кто проявит непонимание, отправлять на эту страницу. Возможно, эта статья должна обновляться во времени, включая все новые идеи. Может даже, следует создать отдельный сайт... Ну это на подобии программ, где разоблачают известные заблуждения. Конечно, квалифицированным ученым этим заниматься никак не хочется - но если уж кто взял на себя груз научно - просветительный, то такая работа будет полезной. Ибо, если человек не воспринимает основ строгой науки от мифологических выдумок, вроде - "наш мир свернется, потом возникнет новый, состоящий из антиматерии но мы этого уже не увидим" - то сам сайт для него не будет полезным. Возможно, если у человека обнаруживаются противоречия даже с словом Истинным - Библией, то его сразу можно направить на креационные ресурсы, или хотя бы, чтоб прочитал слово Творца неба и земли (Библию) и перестал говорить явные глупости.
              Ответить
              • Игорь Иванов > aa | 24.03.2016 | 21:44 Ответить
                Опыт общения с альтернативщиками показывает, что самое сложное — не указать, что именно неправильно, а убедить, что это неправильно. Вы можете вложить много усилий в создание такой странички, которая, с вашей точки зрения, окончательно расставляет все точки над и. Но только для упертого человека это будет пустой звук, он просто будет продолжать убеждать вас, что вы заблуждаетесь.
                Ответить
  • prometey21  | 01.10.2016 | 18:51 Ответить
    ping
    Ответить
  • prometey21  | 05.10.2016 | 16:33 Ответить
    ping
    Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»