Уточнены планы LHC до конца сеанса Run 2

Рис. 1. Новая внутренняя система сброса пучка в ускорителе SPS: 3,5 метра графита в многослойной оболочке (слева) расположены внутри специальной бесшовной трубы, высверленной из сплошного стального цилиндра (справа). Изображения из доклада F. Bordry на конференции Moriond 2017

Прошедшая на днях конференция Moriond QCD стартовала с доклада Фредерика Бордри о текущем состоянии Большого адронного коллайдера и о планах на ближайшие два года, до конца сеанса Run 2. Он напомнил, что 2015 год выдался очень скромным: ввод коллайдера в строй шел очень осторожно, и в течение того года была набрана статистика объемом всего 3–4 fb⁻¹. 2016 год, напротив, должен был стать ударным: статистику планировалось поднять до 25 fb⁻¹ в детекторах ATLAS и CMS. Эта цель была достигнута и даже перевыполнена: интегральная светимость к концу года составила почти 40 fb⁻¹. Но еще более впечатляет техническая эффективность коллайдера в минувшем году: практически 50% рабочего времени на коллайдере реально шли столкновения. Для сравнения, LEP, предыдущий церновский коллайдер, достигал лишь 32-процентной эффективности. Доля простоя LHC из-за разнообразных сбоев снизилось до 26% всего рабочего времени, причем главным «виновником» этого являлся не сам LHC, а один из предварительных ускорителей.

Неидеальная работа предварительных ускорителей также заставила физиков ограничивать число сгустков в пучке и интенсивность самих сгустков. К счастью, другой вредный эффект — так называемые UFOs, которые беспокоили физиков с первых месяцев работы коллайдера, — постепенно сходят на нет. UFOs — это микроскопические пылинки, которые падают сквозь вакуумную трубу с циркулирующим в нем пучком и приводят иногда к резкому всплеску энерговыделения и, как следствие, к аварийному сбросу пучков. Видимо, по мере работы коллайдера вакуумная труба очищается, так что в 2016 году такие события происходили в разы реже, чем годом ранее. Еще один «непрошенный гость», неизвестный объект, лежащий прямо внутри вакуумной трубы, который обнаружили в 2015 году и окрестили ULO, «unidentified lying object», никуда не сдвинулся. Время от времени техники прощупывают его положение, но работе коллайдера он не мешает.

Сейчас на LHC завершается длительная техническая пауза EYETS, в ходе которой было выполнено несколько существенных замен оборудования (дипольный магнит на LHC и новая система сброса пучков на SPS, рис. 1) и огромное число мелких работ. Для общей картины достаточно сказать, что в туннеле LHC на разных участках коллайдера одновременно работает 70–80 человек.

Говоря о планах, Бордри подчеркнул, что в 2017 и 2018 годах энергия протонных столкновений останется на уровне 13 ТэВ. Переход к 14 ТэВ потребует более длительной кампании по тренировке магнитов и запланирован только в сеансе Run 3. Эффективность работы коллайдера предполагается держать в интервале 50–60%. Фокусировка пучков поначалу останется прежней, с параметром beta*, равным 40 см, но в дальнейшем его планируется уменьшить до 33 см. Техники надеются, что это позволит еще выше поднять мгновенную светимость коллайдера, вплоть до 170–190% от проектной (в 2016 году она достигала 140%). Ограничивающим фактором тогда станет охлаждающая способность криогенной системы, над которой техники будут работать уже во время следующей длительной остановки.

Планы по набору статистики сейчас таковы: 45 fb⁻¹ за 2017 год и как минимум 120 fb⁻¹ за весь сеанс Run 2, что слегка превышает более ранние планы. В 2017 году возможны специальные короткие сеансы работы (один на пониженной энергии 5 ТэВ, другой — с расфокусированными пучками). Сеанс столкновений ионов свинца пройдет только в конце 2018 года. Ну а что касается долговременного плана LHC, включая фазу HL-LHC, то нынешнее предварительное расписание приведено на рис. 2.

Рис. 2. План работы LHC до 2037 года. Изображение из доклада F. Bordry на совещании LPCC