В ЦЕРНе завершилась конференция, посвященная будущему коллайдеру CLIC

Общий план работ над проектом линейного электрон-позитронного коллайдера CLIC. Изображение из доклада CLIC Progress, зачитанного на конференции
Общий план работ над проектом линейного электрон-позитронного коллайдера CLIC. Изображение из доклада CLIC Progress, зачитанного на конференции

С 12 по 16 октября в ЦЕРНе проходила большая конференция, посвященная проекту будущего электрон-позитронного коллайдера CLIC. Этот проект при самых оптимистичных оценках будет реализован в районе 2024 года, но работа над ним ведется уже сейчас в десятках лабораторий мира. Координирует эту деятельность ЦЕРН, и проект CLIC — одно из приоритетных направлений деятельности лаборатории в среднесрочной перспективе. Этот проект в некотором смысле является соперником другого проекта электрон-позитронного коллайдера, ILC.

CLIC — это линейный коллайдер, а не кольцевой, как LHC. В нем будут сталкиваться электроны и позитроны с суммарной энергией 3 ТэВ. Где он будет построен (если, конечно, будет построен вообще), пока не решено, но сам проект разрабатывается без привязки к конкретному месту. К тому времени, когда этот коллайдер вступит в строй, физики, благодаря результатам LHC, уже будут кое-что знать как о хиггсовском механизме, так и о возможных новых частицах, взаимодействиях или других свойствах нашего мира. Однако LHC, будучи адронным коллайдером, неизбежно является «грязной» с точки зрения физики машиной — на нем можно будет открыть много нового, но трудно будет аккуратно измерить свойства этого «нового». Главная задача линейного электрон-позитронного коллайдера как раз будет заключаться в том, чтобы с максимальной аккуратностью — и с новых точек зрения — разобраться с тем, что откроет LHC. Если ключевое слово для LHC — это «рекордная энергия», то девиз линейного электрон-позитронного коллайдера — «аккуратность».

Технически линейный электрон-позитронный коллайдер будет работать совершенно иначе, чем LHC. Электроны и позитроны не будут циркулировать в кольце, а будут выводиться в два встречных прямолинейных ускорителя. Там сразу же, за однократный пробег, они разгоняются до максимальной энергии и сталкиваются друг с другом в центре детектора. В результате практически вся длина ускорителя будет состоять из ускоряющих секций, в то время как на Большом адронном коллайдере основное место занимают поворотные магниты. Создание линейного коллайдера и детекторов на нем с нужными параметрами потребует преодоления множества новых трудностей. Вот некоторые из них:

  • Ускоряющие секции должны быть намного более мощными, чем на LHC.
  • Пучки в точке столкновения будут фокусироваться до нанометровых поперечных размеров, а это означает, что магниты и прочая аппаратура должны быть стабильны (то есть не трястись) с такой же точностью; линейный ускоритель можно даже будет назвать самым стабильным местом на Земле.
  • Надо научиться получать потоки позитронов с рекордной интенсивностью.
  • Сгустки электронов и позитронов будут лететь друг за другом на расстоянии порядка 15 см, и в результате столкновения в детекторе будут происходить каждые полнаносекунды (для сравнения, на LHC при расчетных параметрах столкновения будут происходить каждые 25 нс). Это накладывает особые требования как на сам ускоритель, так и на быстродействие детекторов.

На прошедшей на днях конференции было заслушано свыше сотни докладов о ходе самых разнообразных исследований, касающихся CLIC. Все презентации свободно доступны на странице научной программы конференции.

Что касается общего плана проекта (см. рисунок), то сейчас главный акцент делается на демонстрации того, что все технологии, необходимые для CLIC, реализуемы. Существенную роль в этом играет и сам ЦЕРН: в нем также отрабатываются технологии на установке CLIC Test Facility 3. Ожидается, что в конце 2010 года будет опубликован полный «концептуальный» технический проект установки. Если он будет одобрен, то затем начнется фаза разработки проекта во всех технических деталях, включая создание, тестирование и оптимизацию прототипов. Около 2017 года наступит критический момент для коллайдера. Если результаты LHC окажутся заслуживающими детального изучения, а ситуация с финансированием и технологиями будет положительной, то проекту будет дан зеленый свет и начнется фаза конструирования.


10
Показать комментарии (10)
Свернуть комментарии (10)

  • PavelS  | 20.10.2009 | 04:19 Ответить
    Ряд вопросов.
    Сравнение CLIC и ILC? В чем разница? И как по-вашему, не вредно ли для науки такое распыление сил на 2 очень схожих проекта? Зачем в CLIC позитроны? К тому же был проект электронно-протонного коллайдера (LHeC) на базе LHC; это вроде как относительно аккуратный проект, много "чище" чем LHC. Стоит ли по вашему делать электронные коллайдеры или LHeC (как правило даже если хочется всё и сразу, важно правильно расставлять приоритеты)? А есть ещё проект Super-LHC, но тут вроде как не интересно, только светимость пучка повысить.

    Какой из этих проектов ближе к тому, чтобы он перешел от фантазий к реальности?
    Ответить
    • spark > PavelS | 21.10.2009 | 00:49 Ответить
      ILC рассчитывается на энергию 0,5-1 ТэВ в системе центра масс, CLIC замахивается на 3 ТэВ; светимость одного порядка. CLIC в два раза компактнее ILC -- полная длина 13 км против 30 км; соответственно, градиент пля для ускорения частиц будет существенно выше (80 MV/m против 35 на ILC). Еще они отличаются параметрами сгустков, в CLIC все более компактно. Но в противовес всему этому над ILC работают намного дольше, чем над CLIC, соответственно технологии там чуть попроще, пореальнее. Обещают полный технический отчет к 2012 году, и если тогда же начнется стройка, то готов он будет в районе 2018 года.

      Но на самом деле сейчас загадывать рано -- неизвестно, что именно покажет LHC. Если он покажет, что вся интересная физика сидит ниже 1 ТэВ, но наверняка выбор остановят на ILC. Если же окажется, что совершенно необходимо подняться до 3 ТэВ, то перекинутся на CLIC или еще на что-нибудь. Поэтому сейчас активно разрабатываются разные проекты.
      Ответить
      • PavelS > spark | 23.10.2009 | 02:58 Ответить
        ХМ... тогда ещё вопрос. Мне казалось что основное время и средства строительства - это тоннель, прямая бетонная труба с отводами. Может, можно вырыть просто тоннель, а уж что в нём разместить - видно будет?
        Ответить
        • spark > PavelS | 26.10.2009 | 00:25 Ответить
          У меня под рукой данных нет, но по-моему копание туннеля -- не самая долгая вещь. Но она довольно дорогая -- оценки в районе 1-2 млрд. долларов. Предполагается, что эти расходы лягут на ту страну, на территории которой будет строиться коллайдер. Ну и потом, параметры туннеля сильно различаются для разных проектов. Так что просто вырыть туннель на всякий случай сейчас непрактично.
          Ответить
    • spark > PavelS | 21.10.2009 | 00:50 Ответить
      Да, а LHeC и тем более SLHC -- это просто "надстройки" над LHC, и они не конкуренты линейному коллайдеру.
      Ответить
  • a_b  | 21.10.2009 | 22:12 Ответить
    "Электроны и позитроны не будут циркулировать в кольце". Неужели без предварительного разгона?
    Ответить
    • spark > a_b | 22.10.2009 | 18:38 Ответить
      Я имел в виду "главные" ускорители. Низкоэнергетические кольца-то там конечно будут, и тоже довольно большие, в них будут улавливаться и накапливаться пучки после столкновения для рециклирования.
      Ответить
  • PavelS  | 25.10.2009 | 05:14 Ответить
    В английской википедии в статье по CLIC есть описание интересного различия ILC и CLIC. Вроде как разгон в CLIC использует "трансформатор", трансформирующий энергию медленного высокотокового пучка в быстрый, низкотоковый. За счет этого и хотят получить более высокую скорость разгона.
    Ответить
    • spark > PavelS | 26.10.2009 | 00:36 Ответить
      Да, действительно. Я не вчитывался в описание технологии разгона на CLIC, а они оказывается вместо активной раскачки радиоволн в резонаторах собираются конвентировать энергию мощного низкоэнергетического электронного пучка в высокочастотные радиоволны, которые будут разгонять высокоэнергетический пучок. На сайте CLIC на странице с кратким описанием как раз это подчеркивается: http://clic-study.web.cern.ch/CLIC-Study/intro.html
      Ответить
  • larentija  | 12.11.2009 | 10:10 Ответить
    Для четкого понимания явления разграничим эквивалентные понятия на две группы: Первую составляют материя, сила, тело. Вторую - масса, энергия, плоть. Обе группы объединены корпускулярно-волновым дуализмом - частицей-волной (Священный Грааль). При этом материя постоянна, масса - изменяется; сила, сохраняясь, не переходит одна в другую, а энергия превращается из одних форм в другие формы энергии и равна mc2. Тело - неисчислимо, плоть - колеблющийся контур: чем выше частота колебаний, тем больше вероятность распада. Характерная черта второй группы - соотношение неопределенности. Понятия первой группы первичны, и это определенно!

    'Измерение времени предполагает, что найдены физические явления, которые, повторяясь неизменно одним образом и при одинаковых условиях, кончаются одновременно, если они начались в один и тот же момент, как, например, дни, опоражнивание песочных часов:Если два таких явления 'а' и 'б' равновременно начинаются и равновременно оканчиваются, то они происходят не только в равное, но и в одно и то же время'. (Гельмгольц. Понятие о числе (Счет и измерение), с. 22. Казань.- 1893 г.).

    Одно из таких явлений описано значительно позже утверждения Германа Людвига Фердинанда Гельмгольца, - так называемый Большой взрыв. Считается, что наша Вселенная образовалась в результате Большого взрыва 15 - 20 млрд лет назад, в момент, когда вся космическая материя концентрировалась в одной точке. Существование такой точки подразумевалось общей теорией относительности. И вот мы идем от точки сингулярности к некому пределу, за которым 'расширение Вселенной' сменится ее 'сжатием' в некую точку, как уже 'было' однажды. А вот и не идем!

    Пока философы спорили над вечными вопросами, физики дробили вещество на все более и более мелкие частицы. Наконец, положили, что вещество состоит из протонов и нейтронов, а 'первокирпичиками' Вселенной являются кварки. Но исчерпаны ли на этом все свойства нашего мира? Если конец делению есть, значит, мир познаваем и конечен. А раз он конечен, то второго раза не будет. Первый и он же последний, как утверждал Гельмгольц.

    Не хватайтесь, господа физики, за фридмоны. Они вас не спасут. Разрезав яблоко, вам не удастся вновь сложить вместе две половинки. Матрешка раскрыта. Собирайте.

    Наш мир - это не мир 'оборотней' Эйнштейна, а мир Гельмгольца - тело, живая картинка, состоящая из различных проявлений света, движущегося и 'застывшего'. Последний весьма интересно представлен в кристалле, где все электроны движутся в отсутствии какого-либо силового поля (потенциальная энергия внутри кристалла постоянна). Металл в данном случае представляется как остов (каркас) из положительно заряженных атомных ядер, погруженных в электронный газ (см. Волькенштейн Ф.Ф. Электроны и кристаллы. М.-1983)). Граница между этим миром и небытием - однородная среда из протонов и нейтронов, то есть поверхность, что следует из аксиом геометрии. Невозможность выйти за пределы данной границы с сохранением силы очевидна в любой точке пространства и не требует доказательств. Протон состоит из трех кварков. Если это предел некоторой поверхности (а в настоящее время у нас есть все основания так полагать), то за этим пределом - полностью замкнутый от нас мир!

    Полностью замкнутый мир невозможно обнаружить извне, так как он никаким образом себя не проявляет. Даже световые лучи из него не проникают наружу. Значит, снаружи он должен представлять для стороннего наблюдателя нечто, не имеющее ни размеров, ни массы, ни электрического заряда. Все это появится сразу, как только поверхность разомкнется. Бог с ним, с 'потусторонним' миром, нам с Вами будет не до него! При размыкании поверхности этого самого замкнутого мира, которое так спешат произвести в эксперименте на Большом Адронном Коллайдере любопытные физики, изменится масса и полный электрический заряд нашего мира, что, в общем-то, недопустимо с точки зрения здравого смысла.. О том, как это скажется конкретно на наших телах, ничего неизвестно. Однако известно, что это 'нечто, не имеющее ни размеров, ни массы, ни электрического заряда' весьма схоже с портретом атомного ядра, описанным В. Гейзенбергом: 'Имеется ядерное поле, которое при стационарных состояниях кажется нам непрерывным, но окажется резко исчезающим вне ядра': В этом непрерывном мире поле и частица вещества Вселенной, с учетом корпускулярно-волнового дуализма, отличаются лишь поверхностью - границей раздела двух фаз, что и было представлено в предыдущих моих работах на прозе.ру: 'Рисунок-загадка', 'Тела и величины', ЁКЛМН, 'Первовещество - это то:', 'Об Иоганне Кеплере и его новогоднем подарке'. При этом была представлена предполагаемая мною фундаментальная математическая модель строения ядра атома в виде кубопирамиды внутри сферы, где диагонали основания кубопирамиды представляли собой электрические силы, высота пирамиды - силы поверхностного натяжения и симметричные грани - собственно ядерные силы. Данная модель была выведена мной в 2000-2002 годах на основании общедоступного физического подхода В. Гейзенберга, и практически не дорабатывалась до настоящего времени.

    Итак, поскольку ядра всех атомов состоят из одних и тех же частиц, то поверхность однородна, и любое вмешательство в одну из ее частиц повлияет на всю поверхность.

    'Лишь в силу особого геометрического свойства какой-либо поверхности, - упоминал когда-то Гельмгольц, - лежащие на ней фигуры могут свободно передвигаться по поверхности без изменения всех их измеренных по поверхности линий и углов, и: такое передвижение возможно не по всякой поверхности. Условие для того, чтобы какая-либо поверхность обладала этим важным свойством, определил :Гаусс в своем знаменитом сочинении о кривизне поверхностей: состоит в том, чтобы особая величина, названная Гауссом 'мерою кривизны' (а именно, единица, деленная на произведение обоих равных радиусов кривизны), всюду, вдоль всего протяжения поверхности оставалась одинаковою'.

    Эта мера не изменится, если поверхность испытывает растяжение или сжатие, но изменится, если она порвется, поскольку, 'будучи границей двух фаз, : находится во взаимодействии с обеими фазами: и с той, что по одну, и с той, что по другую сторону от нее'. Да, и еще. Задача о поверхности - это трехмерная задача лишь в том случае, если рассматривается 'неживая' материя. В 'малом' кубе моей модели, который сопряжен с пирамидой, есть координатор времени - наблюдатель. В 'большом' - его уже нет! Есть только совпадение двух пространственных форм, о котором также предупреждал Герман Гельмгольц, рассматривая его 'как физическое отношение, которое должно быть констатировано эмпирически' (Г-ц. Понятие о числе (счет и измерение). Казань. 1893 г., с.32). Чтобы постичь поверхность, необходимо рассматривать ее в совокупности со всеми фазами, границей между которыми она является. Граница эта - не 'двуликий Янус', а 'Янус', у которого не два лица, а одно, но с разными выражениями одновременно, с равной вероятностью того и другого.

    Что ж вы раньше об этом не подумали, господа физики: Наверно, потому, что 'при излучении атомами часто бывает удобно говорить о световых квантах, чем о шаровых волнах' (Гейзенберг, Физика атомного ядра'. Москва - Ленинград, 1947 г., с.92) .
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005–2025 «Элементы»