Общее расписание работы LHC (ранний вариант, 2008)

Обновленное расписание работы, версия 2010 года.

Этапы работы

2008: знакомство с LHC

В соответствии с текущим расписанием на 2008 год, LHC будет работать с сентября по ноябрь, но основная часть этого времени будет потрачена на отладку ускорителя. Для физики (то есть изучения результатов столкновений) будет выделен примерно один месяц. Ожидается, что за это время будет накоплено очень немного статистики (интегральная светимость порядка 10 pb^–1 в каждом из двух основных детекторов).

Работу детекторов в этот период можно охарактеризовать как «переоткрытие Стандартной модели». Будут найдены и изучены ключевые процессы Стандартной модели: рождение и распад W- и Z-бозонов, t-кварков, тяжелых мезонов и т. д. Все эти процессы уже исследовались ранее, в частности на коллайдере Тэватрон. Наблюдение всех нужных частиц с измеренными ранее значениями масс и ширин распада — важный шаг в проверке того, что детекторы работают правильно, что всё собрано и откалибровано должным образом.

Дополнение. Из-за аварии 19 сентября 2008 года все планы на остаток 2008 года пришлось отменить. В этой ситуации детекторы довольствовались лишь детектированием космических мюонов и небольшим количеством событий, вызванных столкновением пролетающих протонов с остаточным газом в вакуумной камере. Впрочем, даже эти скупые данные позволили специалистам лучше узнать поведение детекторов и откалибровать их.

2009–2011: первые новые результаты

В 2009 году коллайдер будет работать с апреля по ноябрь, и за это время планируется набрать интегральную светимость примерно 2–3 fb^–1. Светимость будет постепенно увеличиваться, и в последующие два года ожидается набор примерно 10 fb^–1 в год.

За это время будет набрана существенно большая статистика, чем на Тэватроне. Это позволит в деталях изучить свойства уже известных электрослабых процессов и улучшить результаты Тэватрона. Кроме того, в это же время начнутся поиски хиггсовского бозона, а также многих других явлений, предсказываемых различными теориями.

Если масса хиггсовского бозона лежит в «удобном» диапазоне значений, то хиггсовский бозон будет открыт в 2009–2010 году (хотя в этом случае раньше будут, конечно, появляться предварительные данные, указывающие на существование бозона Хиггса). Если масса бозона лежит в «неудобном» диапазоне значений, то хиггсовский бозон сможет быть обнаружен только после обработки всей накопленной статистики, то есть примерно в 2012 году.

Когда коллайдер выйдет на достаточную светимость, примерно один месяц в году он будет изучать не протон-протонные, а ядерные столкновения.

Дополнение. Поскольку ремонтные работы заняли практически целый год, в февраля 2009 года было принято решение видоизменить режим работы LHC. Он будет запущен в сентябре 2009 года и проработает до осени 2010 года без остановки на зиму. За это время планируется набрать 200–300 pb^–1, что будет недостаточно для поиска хиггсовского бозона, но уже позволит получить новые ограничения на различные теоретические модели с тяжелыми частицами.

2011–2014: работа в полную силу

Предполагается, что к 2011 году LHC выйдет на проектную светимость 100 fb^–1 в год.

К этому времени хиггсовский бозон, если он существует, должен быть виден хотя бы на некотором уровне статистической значимости. Возможно, кроме него будут также открыты и другие частицы или явления. Работа LHC в эти три года будет состоять в максимально точном измерении параметров хиггсовского бозона и новых частиц. Если же хиггсовский бозон не будет обнаружен, усилия будут направлены на изучение рассеяния W- и Z-бозонов при высоких энергиях — именно эта величина должна в этом случае стать ключом к пониманию того, куда девался хиггсовский бозон и как именно происходит нарушение электрослабой симметрии.

Дополнение. При нынешнем расписании работы можно ожидать, что в 2011 году LHC поднимет энергию протонов до 7 ТэВ, а также начнет набирать интегральную светимость по несколько обратных фемтобарн в год. Более конкретные планы можно будет строить лишь в конце 2010 года.

2014–2015: перерыв на модернизацию

Предполагается, что в это время будут модернизированы основные детекторы, а также установлены новые детекторные компоненты. Вероятно, потребуется также модернизация электроники.

Конкретные планы по масштабу и срокам модернизации будут сильно зависеть от результатов, достигнутых LHC к этому моменту. Чем более необычные явления будут обнаружены, тем больше вложений ожидается в LHC.

2015–2019: Super-LHC

Если модернизация пройдет по плану, то в течение четырех лет LHC будет работать в режиме «Super-LHC», с набором порядка 1000 fb^–1 в год. Это позволит не только изучить в еще больших деталях процессы, происходящие при масштабе до 1 ТэВ, но и искать проявления новой физики вплоть до масштабов 5 ТэВ.