Подготовка к запуску Большого адронного коллайдера идет медленнее, чем ожидалось

Несколько элементов криогенной системы LHC. Фото с сайта www.gridpp.ac.uk

Охлаждение LHC до рабочей температуры идет с запозданием на несколько недель. Первых протон-протонных столкновений следует ожидать не раньше октября.

Внимание тех, кто интересуется современной физикой, приковано сейчас к скорому запуску в ЦЕРНе Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider, LHC). Главной задачей коллайдера станет изучение механизма нарушения электрослабой симметрии — ключевого явления в Стандартной модели физики элементарных частиц. С его помощью физики надеются открыть новый пласт реальности, существующий, возможно, при энергиях порядка 1 ТэВ (тераэлектронвольт, 1 ТэВ = 10¹² электронвольт) на частицу.

С технической точки зрения, LHC — это самая сложная установка, когда-либо созданная человеком. Отдельные его компоненты начали создаваться и тестироваться еще десятилетие тому назад, да и окончательная сборка всех компонентов в единое целое заняла свыше двух лет. Можно представить себе, сколько требуется произвести различных проверок и калибровок отдельных компонент, необходимых для введения LHC в эксплуатацию. При этом любая техническая неисправность, любая мелочь типа короткого замыкания в одном из датчиков или не открытый вовремя вентиль в системе охлаждения может привести к дополнительным перепроверкам и задержкам с запуском LHC.

В начале этого года предварительное расписание было таким: полное охлаждение ускорителя к концу июня, запуск протонных пучков в ускоритель в июле и изучение результатов столкновения протонов с сентября по ноябрь. В конце ноября ускоритель в любом случае будет остановлен на зиму, и заработает он вновь только весной 2009 года.

Сейчас, когда ускоритель и детекторы уже собраны и установлены, ключевым этапом является охлаждение установки. Напомним, что рабочая температура LHC — около 2 К (примерно –271°C). Такая температура нужна для того, чтобы жидкий гелий стал сверхтекучим и мог максимально эффективно охлаждать мощные сверхпроводящие магниты, удерживающие протонные пучки на круговой орбите. (Кстати, LHC — редкий пример установки, в которой будет использоваться как сверхпроводимость, так и сверхтекучесть).

Процесс охлаждения — сложный и многоступенчатый, и именно он не укладывается в график работ. В связи с этим расписание подготовки и запуска LHC было пересмотрено, и его обновленная версия была представлена 2 июля в докладе Status of cooldown на очередной, 94-й встрече Технического комитета LHC (LHC Technical committee).

Рис. 1. Обновленное расписание различных процедур подготовки ускорителя LHC к запуску. Изображение из обсуждаемого доклада R. Bailey

Это обновленное расписание показано на рис. 1. Вертикальные колонки в этой таблице отвечают восьми секторам ускорительного кольца. Темно-синим цветом показаны стадии охлаждения. Согласно этому расписанию, позже всех, примерно через неделю, будет охлажден сектор 4–5. После этого последует несколько разнообразных тестов, последний из которых связан с подачей рабочего напряжения на все элементы конструкции (этот этап показан бордовым цветом).

Подробности про охлаждение всех восьми секторов и мелкие технические проблемы см. в докладе LHC Cryogenics, представленном 4 июля на очередной встрече Комитета по установке и запуску LHC (LHC Installation and Commissioning Committee). В этом докладе были приведены, кроме прочего, и графики средней температуры секторов с течением времени (данные за последний месяц показаны на рис. 2).

Рис. 2. Температура секторов ускорительного кольца LHC за последний месяц. Сектор 4–5 на графике отсутствует из-за слишком высокой пока температуры. Изображение из обсуждаемого доклада S. Claudet

Текущую температуру всех восьми секторов можно отслеживать на странице LHC Cooldown status.

Таким образом, если всё пойдет в соответствии с этим расписанием, то ускоритель будет готов к работе с пучками только в конце августа — начале сентября. Затем последует по крайней мере месяц на отладку и проверку ускорителя с циркулирующими в нём пучками. Это значит, что изучение протон-протонных столкновений начнется не раньше октября, что оставляет совсем немного времени для каких-либо научных исследований в этом году.

Физики, впрочем, и не ожидают каких-либо больших открытий в первые недели работы из-за того, что вначале интенсивность ускорителя будет очень низкой. Однако эти столкновения будут очень важны для проверки работоспособности детекторов. Поэтому хотя бы пару-тройку недель в режиме столкновений надо будет в этом году провести обязательно.

Отдельное пояснение. Вызвавший переполох в Рунете сайт LHCcountdown.com, на котором якобы идет обратный отсчет времени до запуска ускорителя, на самом деле не имеет к LHC никакого отношения. Это лишь чья-то персональная страничка с произвольно выбранной датой для отсчета. Точной даты запуска LHC пока нет, а появится она первым делом на официальном сайте ЦЕРНа.

Источники:
1) R. Bailey, доклад Status of cooldown (PDF, 264 Кб), представленный на 94-й встрече Технического комитета LHC (2 июля 2008 года).
2) S. Claudet, доклад LHC Cryogenics (PDF, 524 Кб), представленный на встрече 2008-08 Комитета по установке и запуску LHC (4 июля 2008 года).

Игорь Иванов