БАК(Большой Адронный Коллайдер) - торжество науки и гибель цивилизации

Компрессоры, охлаждающие внутреннюю часть детектора ATLAS, придется полностью заменить

Большой адронный коллайдер — беспрецедентно сложная установка, и сейчас, в период отладки, на нём раз за разом обнаруживаются технические проблемы, причем не только на самом ускорителе, но и в детекторах. На странице новостей детектора ATLAS (ATLAS e-News), в заметке Ice on the Inner Detector, рассказывается об одной такой проблеме, касающейся системы охлаждения внутренней части детектора.

Вообще, эта система охлаждения уже давно стала головной болью участников эксперимента ATLAS. Например, в октябре, после того, как был открыт доступ в детекторный зал, было обнаружено, что часть системы покрыта толстым слоем льда. К счастью, эта неприятность быстро уладилась — ее причиной стал плохо закрытый кран. Однако затем появились проблемы посерьезнее. Еще с августа отмечалось, что система охлаждения дает небольшую течь сразу в нескольких местах. Это всё выглядело мелкой неполадкой, пока вышедший две недели назад отчет не вскрыл реальное положение дел. Выяснилось, что причиной являются многочисленные трещины, которые стали образовываться в материале компрессоров. Компрессоры предназначены для сжатия хладагента, возвращающегося по трубам от детектора, и поэтому из-за перепада давления они испытывают постоянные вибрации. Эти вибрации оказались заметно сильнее, чем предполагалось при конструировании системы охлаждения. То есть компрессоры банально изнашиваются, причем с большой скоростью.

Техники займутся этой проблемой в декабре. По всей видимости, придется полностью менять компрессоры на новые, которые будут изготовлены с учетом реальных вибраций. Поскольку речь идет о бракованном изделии, затраты полностью лягут на изготовителя.

 

Россиянин опроверг Эйнштейна
Предложена новая концепция строения мельчайших частиц, меняющая основы современной физики

​

Во вторник были озвучены результаты исследования российских ученых, которые ставят под сомнение теорию относительности Эйнштейна. Более того, как утверждают исследователи, современное представление о строении атома неверно: никакой третьей частицы в его структуре быть не может. Таким образом, запуск Большого адронного коллайдера теряет всякий смысл – искать частицу Хиггса дорого и глупо. Хотя и не опасно.

Как рассказал член Медико-технологической академии при МГТУ им. Баумана Джабраил Базиев, в ходе проведенного им эксперимента из ртутной лапы высокого давления с помощью интерференционных фильтров были выделены синие, зеленые и красные пучки лучей.


Измерения показали, что скорости их распространения различны, а это, уверен Базиев, никак не стыкуется с современными данными науки: согласно учебнику физики, скорость распространения света является неизменной (2,99792458*108 м/с) и одинаковой для всех видов излучения. То есть «скорость света никогда не была фундаментальной константой», заявил ученый.


Развенчанием теории Эйнштейна Джабраил Базиев не ограничился: по его словам, теперь опровергнуты сами представления современной физики о строении и структуре элементарной частицы.


Напомним, теория планетарной модели атома утверждает, что он состоит из положительно заряженного ядра (в свою очередь делится на протоны и нейтроны), вокруг которого вращается электрон. Согласно же теории, предложенной Базиевым, атом состоит из неделимых электронов и электрино – положительно заряженной частицы, которая имеет постоянную массу и заряд. То есть, вопреки мнению остальных ученых, в элементарном атоме нет третьей частицы – он состоит только из электронов и электрино. И сколько бы ни дробили атомы, в конечном итоге все равно получатся только электрон и электрино.

«В V веке до н. э. древнегреческий философ Демокрит рассуждал, что если взять камень и начать его дробить на части, то рано или поздно мы дойдем до кусочков, которые уже ни на что не делятся, именно эти частицы он назвал атомом (др.-греч. Atomos – неделимый). Оказалось, что мы только сегодня подошли к такому понятию атома: электрон и электрино и есть те самые частицы, которые далее не делятся», – заявил ученый.


По утверждению Базиева, «именно электрино является носителем электрического тока, магнитного поля, светового излучения и занимает в структуре атома 99,83% по массе».

Если предположить, что новое представление будет принято международным ученым сообществом, то перечеркнуты будут не только теоретические представления, существующие на текущий момент. Под сомнение ставятся и некоторые дорогостоящие научные проекты, реализуемые учеными. Например, всякий смысл потеряет нашумевший запуск Большого адронного коллайдера (БАК): поскольку в элементарном атоме кроме электронов и электрино нет никаких других частиц, в том числе и частицы Хиггса, то и искать ее, считает Базиев, бесполезно.

Впрочем, запуск БАКа не приведет к каким-либо катастрофам или разрушениям, успокоил Базиев.

Отметим, что отзывов на работу Базиева и со стороны коллег пока нет. Хотя, как говорит ученый, определенный интерес к данной области исследования есть на Западе, тем более что теория открывает немалые возможности для практического применения: по словам Базиева, его открытие позволяет использовать «магнитное поле Земли», которое – если расчеты верны, а в этом он не сомневается, – является «неиссякаемым источником энергии».


При этом, как признался Базиев, научные журналы в России не принимают к публикации его работы с формулировкой «не соответствует современным представлениям».



Газете ВЗГЛЯД пока не удалось получить каких-либо комментариев относительно этой теории от авторитетных научных организаций или экспертов. Зато открытие уже вызвало бурную реакцию в блогах, причем надо отметить, что отзывы в большинстве своем – скептические: например, по поводу того, что скорость распространения света не является фундаментальной константой, пользователь «Живого Журнала» под ником zaslany-kazak поясняет: «Современная физика говорит про независимость сугубо в ВАКУУМЕ. То что в СРЕДЕ скорость света зависит от длины волны называется ДИСПЕРСИЕЙ и ее легко можно наблюдать при помощи тривиальной стеклянной призмы. Это 10 класс школы».


Как сообщает портал Elbrusoid.org, Джабраил Харунович Базиев – лидер исследовательской группы, член Медико-технологической академии при МГТУ им. Баумана. Открыл и описал до него неизвестное животное в фауне Кавказа – кавказского горностая. Также, утверждает Elbrusoid.org, Базиев решил физическую суть постоянной Планка, уравнение состояния реальных газов, включающее в себя 16 параметров в явном виде и девять – в неявном (уравнение Клайперона-Менделеева содержит только шесть параметров), и выстроил новую междисциплинарную теорию физики, опубликованную в книге «Основы единой теории физики» (М., Педагогика, 1994 г., 640 с.).

 

Как минимум - не глупо. Столько бабла отбили ..

 

Большой адронный коллайдер будет вновь запущен в октябре 2009 года

По результатам конференции Chamonix-2009 были выработаны рекомендации с конкретным планом работы LHC на ближайшие два года. Как сообщается в пресс-релизе ЦЕРНа от 6 февраля, Большой адронный коллайдер предлагается запустить в октябре 2009 года и дать ему проработать вплоть до осени 2010 года без зимнего перерыва. Для того чтобы вступить в силу, эти рекомендации должны быть одобрены на заседании Директората ЦЕРНа, которое состоится в понедельник 9 февраля.

 

В Протонном синхротроне установлен последний отремонтированный магнит

В выпуске церновского бюллетеня от 9 февраля сообщается о завершении программы по обновлению магнитов Протонного синхротрона. Протонный синхротрон — это один из нескольких предварительных ускорителей, снабжающих Большой адронный коллайдер протонами и тяжелыми ядрами. Это один из старейших ускорителей ЦЕРНа: он был построен еще в 1959 году и за эти полвека несколько раз модернизировался. В 2003 году в ходе одного из электрических тестов магнитов этого ускорителя были обнаружены дефекты в двух магнитах, вызванные большой полученной дозой облучения и старением материала. Было принято решение провести ревизию и других магнитов для того, чтобы исключить возможность аварийной остановки ускорителя в ходе работы. Сейчас, когда установлен последний обновленный магнит, протонный синхротрон будет тестироваться в течение пяти недель, и в конце марта он будет готов к работе.

 

Утвержден план работы Большого адронного коллайдра на 2009-2010 годы

9 февраля состоялось заседание директората ЦЕРНа, на котором был одобрен план работы Большого адронного коллайдера в 2009-2010 годах, сообщается в пресс-релизе ЦЕРНа. В соответствии с утвержденным расписанием, коллайдер будет охлажден до рабочей температуры в августе, пучки начнут циркулировать в конце сентября, столкновения протонов начнутся в октябре. Главный пункт этого плана — Большой адронный коллайдер будет работать непрерывно вплоть до осени 2010 года, в том числе и в течение зимы (не считая небольшой рождественской паузы). Такое решение в отношении крупного ускорителя принято впервые за всю историю ЦЕРНа. В 2010 году также возможно выделение времени и для столкновения ядер.

В пресс-релизе говорится, что главными критериями, которыми руководствовались специалисты при выработке этого плана, были максимальная безопасность запуска ускорителя вкупе с необходимостью начать работу в 2009 году и набрать статистику к концу 2010 года, достаточную для получения первых новых результатов. По словам генерального директора ЦЕРНа Рольфа Хойера, «расписание, которое у нас сейчас есть, является, без сомнения, наилучшим для LHC и для физиков, ожидающих экспериментальные данные».

 

LHC заработает на энергии 7 ТэВ

В четверг, 6 августа, на сайте ЦЕРНа появилось официальное сообщение генерального директора Рольфа Хойера, касающееся энергии протонных пучков в первые месяцы работы Большого адронного коллайдера. В сообщении говорится, что в ходе состоявшейся накануне встречи директората ЦЕРНа с физиками-ускорительщиками было принято решение ограничиться в начале работы энергией в 3,5 ТэВ на протон. Таким образом, полная энергия протон-протонных столкновений поначалу составит 7 ТэВ, что ниже не только проектной энергии 14 ТэВ, но и обсуждавшейся в последнее время первоначальной энергии 10 ТэВ.

Такое решение связано с низким уровнем надежности дипольных магнитов в ускорительном кольце LHC, которые удерживают протонные пучки на своих орбитах внутри ускорителя. Чем больше энергия протонов, тем более сильное магнитное поле необходимо создать в магните для их удержания, а значит, тем более сильный ток должен течь по обмоткам сверхпроводящих электромагнитов. Из-за недостаточного контроля качества при изготовлении магнитов и сборке ускорителя оказалось, что некоторые из сверхпроводящих магнитов не могут выдержать номинальный ток и теряют сверхпроводящее состояние. Меньший ток они всё же держат, и он-то и является лимитирующим фактором при выборе энергии, до которой можно безопасно разгонять протоны.

Ожидается, что после того, как ускоритель некоторое время проработает на полной энергии протонных столкновений 7 ТэВ и специалисты изучат поведение магнитов, будет принято решение о постепенном увеличении энергии вплоть до 10 ТэВ. Затем в конце 2010 года коллайдер будет остановлен на техобслуживание, и уже тогда ускорительщики будут стремиться к достижению номинальной энергии LHC — 14 ТэВ.

 

Пока есть время посмеяться...

Дабы слегка разрядить обстановку, связанную со скорым запуском БАКа ...

 

Руководство ЦЕРНа стоит перед непростым выбором

Руководство ЦЕРНа стоит перед непростым выбором ( или живем до 2013 года? )



Рис. 1. Схематичный вид соединения двух сверхпроводящих кабелей (показаны черным цветом). Бронзовым цветом показаны медные шины, скрепляющие место контакта, синим цветом показан припой. Картинка вверху отвечает контакту в норме, картинка внизу показывает один из возможных дефектов (отсутствие припоя на одном участке). В случае срыва сверхпроводимости ток будет течь через медные шины, и из-за такого дефекта сопротивление контакта может стать неприемлемо высоким. Изображение из доклада Do the splices limit us to reach 5TeV. Plans for 2010 run


Плохое качество электрических контактов в магнитах Большого адронного коллайдера по-прежнему остается головной болью специалистов. Не исключено, что по соображениям безопасности в течение 2010–2011 годов энергия протонов не будет поднята выше 3,5 ТэВ.

Успешный перезапуск Большого адронного коллайдера в конце 2009 года показал, что, несмотря на опасения скептиков, самая сложная экспериментальная установке в истории физики всё-таки будет работать. Сейчас полным ходом идет подготовка к началу первого длительного сеанса работы LHC (ориентировочно с марта по декабрь 2010 года).

Но насколько эффективно будет работать коллайдер? Сможет ли он достичь запланированной мощности? Какой стратегии следует придерживаться, чтобы достичь этого в максимально короткие сроки, но при этом не подвергать ускоритель техническим рискам? Эти и многие другие вопросы обсуждались с 25 по 29 января на очередной конференции из серии «Шамони» — Chamonix-2010. Несмотря на то что участие в конференции было строго по приглашениям, все зачитанные доклады находятся сейчас в открытом доступе на странице научной программы конференции. На ней прозвучали выступления, посвященные итогам работы коллайдера в 2009 году, текущей деятельности по запуску коллайдера на энергию протонов 3,5 ТэВ, а также перспективам на будущее. К этой конференции приковано особое внимание, поскольку ожидается, что по ее результатам директорату ЦЕРНа будут представлены рекомендации относительно работы коллайдера в ближайшие годы. Взвесив все «за» и «против», директорат должен будет утвердить расписание работы LHC и, в частности, решить, до какой энергии разгонять протоны в ближайшие годы.

Чем выше энергия сталкивающихся протонов, тем более тяжелые частицы смогут родиться на LHC, а также тем чаще будут рождаться умеренно тяжелые частицы (например, тот же хиггсовский бозон). Поднятие энергии в полтора-два раза резко увеличивает научную эффективность исследований на коллайдере. Именно поэтому значение энергии, на которой будет работать LHC в ближайшие годы, является одним из ключевых параметров.
Проблемы с электрическими контактами

Проектная энергия протонов в Большом адронном коллайдере — 7 ТэВ. Однако когда будет достигнуто это значение и будет ли оно достигнуто вообще — пока неизвестно. Сейчас главным препятствием для вывода LHC на проектную энергию по-прежнему остается плохое качество электрических контактов в сверхпроводящих магнитах. Чем выше энергия протонов, тем сильнее должно быть магнитное поле, удерживающее их в кольце ускорителя, а значит, тем более сильный ток должен циркулировать в обмотках сверхпроводящих поворотных магнитов. Необходимость удерживать сильный ток без потери сверхпроводимости и накладывает жесткие требования на качество электрических соединений.

Именно из-за дефектного контакта в одном из магнитов произошла авария 19 сентября 2008 года. После нее по новой методике были тщательно промерены сопротивления электрических контактов во всех магнитах коллайдера, что позволило выявить еще несколько плохих соединений. В некоторых случаях дефектные магниты были заменены, однако полностью проблему это не решило. Сейчас главная головная боль специалистов — плохое качество не самих контактов между сверхпроводящими кабелями (как показали измерения при криогенных температурах, они уже лежат в безопасных пределах), а медных шин, к которым в месте контакта припаяны сверхпроводящие кабели (см. рис. 1). При нормальной работе весь ток течет через сверхпроводник практически без сопротивления. Однако в случае срыва сверхпроводимости — который неизбежно будет время от времени происходить в магнитах — именно эти шины берут на себя весь ток. От сопротивления этого «мостика» из шины и припоя зависит то, сможет ли система безопасно справиться с такой ситуацией.

Данные по сопротивлениям этих шин имеются, но они не слишком точны. Одна из проблем тут состоит в том, что эти измерения надо делать при высокой температуре, а прогревать все сектора ускорителя до комнатной температуры в 2009 году не стали (это отложило бы запуск LHC еще на несколько месяцев). Измерения в некоторых секторах пришлось проводить при умеренно низких температурах, а затем экстраполировать эти данные на высокие температуры с некоторым запасом надежности. Эти результаты привели специалистов к выводу: поднимать энергию выше 3,5 ТэВ пока рискованно.



Рис. 2. Примеры снимков электрических контактов со слишком высоким сопротивлением. Изображение из доклада Minimum requirements for 13 kA splices

Минимальные усилия, которые следует предпринять для исправления ситуации, — провести более точные измерения сопротивлений по новым методикам, которые отрабатываются прямо сейчас (подробности см. в докладе Do the splices limit us to reach 5TeV. Plans for 2010 run). Такая процедура займет несколько недель, и если она подтвердит текущие оценки, то энергию можно будет слегка повысить (примерно до 4 ТэВ, возможно до 4,5 ТэВ). Для того чтобы выйти на энергию в 5 ТэВ — а именно таковы были до сих пор планы на 2010 год, — потребуется более серьезное вмешательство: прогрев нескольких секторов и замена наиболее плохих контактов. Однако на это уйдет 3–4 месяца. Наконец, чтобы достичь проектной энергии 7 ТэВ, необходимо (в дополнение к ряду других требований) полностью прогреть весь ускоритель и сделать профилактический ремонт всех сильноточных электрических контактов (см. подробности в докладе Minimum requirements for 13 kA splices). Такой ремонт потребует еще больше времени — порядка года.
Варианты расписания работы

В свете этих проблем перед руководством ЦЕРНа встает непростая задача — как организовать работу LHC в ближайшие годы, чтобы научная польза от работы коллайдера не вступала в противоречие с требованиями безопасности? В заключительном докладе на конференции были описаны два возможных варианта.

Первый вариант: работать до конца 2011 года на энергии 3,5 ТэВ, не пытаясь поднимать энергию, а лишь постепенно увеличивая интенсивность протонных пучков. Тем временем технические группы будут отрабатывать все технологии, необходимые для полноценного ремонта соединений. При достижении некоторой цели по накопленной статистике (в блоге Cosmic Variance утверждается, что речь идет про интегральную светимость порядка 1/fb) — остановить коллайдер на длительный срок (скажем, на весь 2012 год или даже больше), тщательно всё починить и в 2013 году запустить коллайдер уже на проектную энергию 7 ТэВ.

Второй вариант: ограничиться не слишком долгим сеансом работы в 2010 году, закрыть коллайдер на полгода-год, сделать минимальный ремонт контактов, а затем запустить его на энергии 5 ТэВ.

При первом сценарии работы научная продуктивность коллайдера в ближайшие три года будет еще ниже, чем ожидалось до сих пор. В частности, в течение этого времени LHC вряд ли сможет улучшить результаты Тэватрона по поиску хиггсовского бозона. Однако технологические риски в этом случае минимальны, да и в долгосрочной перспективе такой режим работы может даже оказаться выгоднее. При втором сценарии технические риски слегка повышаются, но научная отдача от LHC в ближайшие годы будет повыше. Однако тогда задерживается переход к энергии 7 ТэВ, и спустя несколько лет всё равно потребуется длительная остановка коллайдера.

Судя по слайдам заключительного доклада и по сообщению в блоге Cosmic Variance, специалисты сейчас склоняются к первому варианту. Впрочем, официального сообщения на этот счет пока не поступало, но, по-видимому, его можно ожидать в самое ближайшее время.

 

Зарегистрированы первые столкновения с энергией 7 ТэВ

30.03.10

Около 13:00 по центральноевропейскому времени на Большом адронном коллайдере были зафиксированы первые столкновения протонов с полной энергией 7 ТэВ, что втрое превышает предыдущий рекорд LHC. В блоге CMS e-commentary, ведущемся из пультовой детектора CMS, появились изображения первых событий (см. также первые столкновения на детекторе ATLAS). Сейчас пучки стабилизированы, и теперь в течение ближайших часов ожидается набор статистики на всех четырех детекторах LHC. Затем последуют плановый сброс пучка, инжекция и разгон новых сгустков и новый цикл набора статистики. В таком режиме коллайдер проработает несколько дней, после чего физики будут пытаться увеличивать количество сгустков в каждом пучке.

 

Текущий статус коллайдера отображается в твиттер-аккаунте lhcstatus

 

Светимость LHC продолжает возрастать

17.05.10

Светимость LHC продолжает возрастать

Работы, которые велись на Большом адронном коллайдере в течение последних двух недель, касались преимущественно технических аспектов — настройки орбиты пучков и отладки системы коллиматоров, которые предохраняют ускоритель и детекторы от случайно выбившихся из пучка протонов. Абсолютно надежная работа этих компонентов необходима для дальнейшего повышения интенсивности пучков. После того как был проведен ряд настроек и тестов, в минувшие выходные состоялись два научных сеанса общей длительностью примерно 36 часов, на которых был поставлен очередной рекорд светимости ускорителя. Столкновения велись в режиме по 4, а затем по 6 сгустков в каждом пучке, а сами сгустки содержали примерно по 20 млрд протонов. Светимость достигала значений свыше 6·1028 см–2·сек–1, а детекторы уже регистрировали по несколько тысяч столкновений в секунду. Ближайшие дни пройдут примерно в том же режиме: дальнейшая настройка коллиматоров будет чередоваться с научными сеансами работы.

 

Первые результаты LHC ожидаются на летних конференциях

2.06.10

Первые результаты LHC ожидаются на летних конференциях

К настоящему моменту на Большом адронном коллайдере прошло уже несколько сеансов протон-протонных столкновений с полной энергией 7 ТэВ. По состоянию на конец мая набранная интегральная светимость составляет примерно 20 nb⁻¹. Эта величина в ближайшее время еще возрастет в несколько раз, если не на порядки, но она, конечно, останется совершенно мизерной по сравнению со статистикой, накопленной на других коллайдерах (накопленная статистика на Тэватроне в полмиллиона раз больше). Тем не менее даже самые первые данные с LHC представляют интерес из-за рекордной энергии протонных столкновений.

 

Микроскопических черных дыр на LHC не видно

Микроскопических черных дыр на LHC не видно (или нас пытаются успокоить ?)

Главная задача Большого адронного коллайдера — выяснить устройство нашего мира на расстояниях меньше 10–19 м, «прощупав» его частицами с энергией несколько ТэВ. К настоящему времени уже накопилось много косвенных свидетельств того, что на этом масштабе физикам должен открыться некий «новый пласт реальности», изучение которого даст ответы на многие вопросы фундаментальной физики. Каким именно окажется этот пласт реальности — заранее не известно. Теоретики, конечно, предложили уже сотни разнообразных явлений, которые могли бы наблюдаться на энергиях столкновений в несколько ТэВ, но именно эксперимент покажет, что на самом деле реализуется в природе.

Поиск хиггсовского бозона, который сейчас у всех на слуху, — это лишь один из способов узнать что-то об этом «новом пласте реальности». Другой способ — прямое открытие частиц или взаимодействий, которые отсутствуют в Стандартной модели элементарных частиц. Именно поэтому экспериментаторы занимаются поиском самых разнообразных, подчас даже экзотических явлений или частиц в накопленной статистике протонных столкновений. Надежное открытие чего-то необычного будет иметь революционные последствия, а не-открытие позволит наложить новые ограничения на фантазии теоретиков.

Одна из самых захватывающих идей, предложенных теоретиками в последние десятилетия, заключается в том, что гравитация может в определенных ситуациях стать очень сильной на расстояниях меньше 10–19 м. Для этого нужно, чтоб наш мир, кажущийся нам трехмерным, являлся на самом деле многомерным, а дополнительные измерения были свернуты в «петельки» размером не больше сотни микрон (но существенно больше размера протона). Эти дополнительные измерения недоступны для обычных частиц, но в них проникает гравитация, просто потому, что гравитация есть искривление пространства. Это предположение элегантно решает загадку, почему гравитация намного слабее всех остальных взаимодействий в нашем мире (подробности см. в популярной статье Трехмерен ли наш мир?).

Одно из самых ярких следствий гипотезы сильной гравитации состоит в том, что в столкновении высокоэнергетических частиц будут наряду с обычными частицами рождаться и тут же распадаться микроскопические черные дыры. Благодаря усилиям СМИ с этой возможностью у широкой публики связаны стойкие, но необоснованные страхи о «конце света» (см. пояснения на нашей страничке Подробности про микроскопические черные дыры). Для физиков же это одна из интересных экзотических возможностей, которые полезно проверить на LHC. Во избежание недоразумения лишний раз подчеркнем, что никаких специальных «экспериментов по созданию черных дыр» не ставилось (и не могло ставиться). Поиск микроскопических черных дыр заключается лишь в очередном перебирании накопленных данных и поиске именно тех комбинаций частиц, которые характерны для рождения и распада черных дыр.

После этого длинного вступления можно перейти непосредственно к новости.

15 декабря коллаборация CMS опубликовала статью, в которой сообщается о результатах первого целенаправленного поиска проявлений микроскопических черных дыр в протон-протонных столкновениях с полной энергией 7 ТэВ. Статья доступна в архиве электронных препринтов под номером arXiv:1012.3375. Поиск велся в статистике, соответствующей интегральной светимости 35 pb–1 — это почти все данные, накопленные детектором в 2010 году. Критерием для выделения кандидатов в черные дыры являлось рождение нескольких частиц с аномально большим поперечным импульсом (точнее говоря, для анализа использовалась так называемая «поперечная энергия» — энергия, которую имела бы частица, если бы ее продольный импульс был равен нулю). Дело в том, что в обычных протонных столкновениях рожденные частицы не слишком сильно отклоняются от оси пучков (то есть имеют небольшую поперечную энергию). Однако если процесс идет через образование и распад промежуточной сверхтяжелой частицы (например, черной дыры), то рожденные частицы разлетаются во все стороны примерно одинаково. Поэтому на графике распределения всех событий по поперечной энергии такая промежуточная частица будет видна как широкий бугорок. Отсутствие каких-либо промежуточных частиц будет выглядеть как плавно спадающий фон.

Стоит подчеркнуть характерное отличие черных дыр от любых других гипотетических массивных частиц, которые могли бы рождаться и распадаться в таких столкновениях. Обычные частицы, какой бы природы они ни были, так или иначе имеют свои «предпочтения», на что распадаться. Скажем, хиггсовский бозон предпочитает распадаться на тяжелые частицы и практически не распадается на легкие. Гипотетические возбужденные кварки будут распадаться на кварки, но не на электроны или мюоны. Черные же дыры отличаются от всех них своей «демократичностью» — они испаряются, испуская частицы всех возможных типов безотносительно к тому, что это за частицы и как они взаимодействуют. В распадах микроскопических черных дыр преобладают кварки и глюоны (просто потому, что их больше, у них есть дополнительная характеристика «цвет»), но также появляются и фотоны, и электроны, и мюоны, и нейтрино. Поэтому при поиске микроскопических черных дыр следует обращать внимание на любые частицы с большим поперечным импульсом.



Распределение событий по полной поперечной энергии. Черные точки — данные детектора CMS, сплошная синяя линия и голубая полоса показывают ожидаемый вклад обычных процессов рассеяния и их теоретические неопределенности. Три штрихованные гистограммы показывают, как выглядел бы этот график, если бы в эксперименте рождались микроскопические черные дыры с массой 3 ТэВ (три случая отличаются лишь количеством дополнительных пространственных измерений n). Изображение из обсуждаемой статьи

На рисунке показан один из графиков, приведенных в статье. Здесь показано распределение по полной поперечной энергии, то есть по горизонтальной оси отложена поперечная энергия, а по вертикали — сколько событий попало в тот или иной диапазон. Конкретно на этом графике использованы не все события, а только те, в которых рождалось как минимум три «объекта» с большой поперечной энергией («объектом» считается адронная струя или высокоэнергетический фотон или лептон); в статье приводятся аналогичные графики и для другого количества объектов. Синим цветом показаны теоретические ожидания в том случае, если никаких черных дыр не рождается. Штрихованными линиями даны ожидания в случае, когда на LHC рождаются и распадаются черные дыры с массой 3 ТэВ (три случая отвечают разным реализациям этой идеи, различающихся количеством дополнительных пространственных измерений n).

Видно, что реальные данные согласуются с гипотезой об отсутствии черных дыр и расходятся с гипотезой о существовании черных дыр с указанной массой. На основании этих данных физики смогли наложить ограничения на массы микроскопических черных дыр — даже если они и существуют в природе, они должны быть тяжелее 3,5–4,5 ТэВ в зависимости от конкретной реализации. В будущем, с увеличением статистики и с повышением энергий столкновений, эти ограничения улучшатся еще в несколько раз.

 

Может быть, коллайдер не будет виноват ...

26.01.11
Может быть, коллайдер не будет виноват в конце света 2012г. ?

В Шамони обсуждается план работы LHC на ближайшие годы

На проходящей сейчас традиционной зимней конференции в Шамони (Chamonix-2011) окончательно формируется план работы Большого адронного коллайдера на ближайшие годы. Несмотря на то что заседания проходят за закрытыми дверями, файлы со слайдами докладов регулярно появляются онлайн на странице конференции. В первые дни конференции доклады касаются лишь технических аспектов работы коллайдера в прошедшем году, обсуждаются выявившиеся проблемы и методы их решения. Ключевым станет утро 28 января, когда в последний день конференции будут озвучены окончательные рекомендации по работе коллайдера, которые будут вскоре представлены Совету директоров ЦЕРНа.

Среди прочего, 28 января ожидаются ответы на вопросы, будет ли увеличена энергия протонов до 4 ТэВ, будет ли коллайдер продолжать работу в 2012 году или же остановится в конце 2011 года на годичный перерыв и каковы именно планы по набору статистики на ближайшие год-два.

 

В ближайший год LHC поможет разгадать одну из загадок Тэватрона

В ближайший год LHC поможет разгадать одну из загадок Тэватрона

В самых первых числах января коллаборация CDF, работающая на американском протон-антипротонном коллайдере Тэватрон, сообщила о новом эффекте, который не вписывается в рамки Стандартной модели. Было обнаружено, что при рождении топ-кварк–антикварковых пар наблюдается неожиданно большая асимметрия между направлениями вылета «вперед» и «назад», в несколько раз превышающая ожидания Стандартной модели (48±11% против 9%). Более того, эта асимметрия усиливается для самых высокоэнергетических кварк–антикварковых пар. Складывается ощущение, что где-то в районе 1 ТэВ, на пределе чувствительности Тэватрона происходит некое новое явление — рождение новых частиц или же эффект от новых взаимодействий, — которое и порождает эту асимметрию. Подробный рассказ об этом измерении см. в сообщении Любопытные новости с Тэватрона.

Разумеется, возникает желание узнать, сможет ли этот эффект проявиться на Большом адронном коллайдере. Это нетривиальный вопрос, поскольку между Тэватроном и LHC есть существенное различие: на LHC друг с другом сталкиваются протоны, а на Тэватроне — протоны с антипротонами. Это отличие здесь принципиально — благодаря нему на LHC вряд ли смогут засечь ту же аномалию в асимметрии.

Однако если «новая физика» так близка, то наверняка она может проявиться и в других измерениях, которые уже легко выполнить на LHC. Это может быть, например, просто частота рождения топ-кварк–антикварковых пар с различной энергией. Именно изучению этого вопроса была посвящена большая теоретическая статья, появившаяся на днях в архиве электронных препринтов. Ее авторы анализируют несколько разных моделей, способных породить наблюдавшуюся в CDF «аномалию», и приходят к обнадеживающему выводу: если результат CDF действительно вызван «новой физикой», то она станет заметной на LHC после набора светимости около 1–2 fb–1, то есть к концу 2011 года.

 

Детектор LHCb обнаружил два новых распада Bs-мезонов

В первых числах февраля в архиве электронных препринтов появились две статьи коллаборации LHCb, посвященные изучению распадов «странно-прелестных» мезонов (номера статей 1102.0206 и 1102.0348). Так называются мезоны, имеющие в своем составе как «странный» кварк (s), так и «прелестный» кварк (b). Интерес к этим мезонам связан с тем, что в их поведении, в картине их распада можно углядеть очень глубокие свойства нашего мира (CP-нарушение, а возможно, и проявления новых частиц или взаимодействий), за которыми как раз и охотится коллаборация LHCb. В этих статьях были представлены экспериментальные доказательства двух новых вариантов (или, как говорят физики, — каналов) распада этих мезонов: на J/ψ и f0(980), и полулептонный канал распада с участием совсем недавно открытой частицы Ds2(2573). Оба канала распада очень редки, а это значит, что именно в них можно пытаться искать проявления «новой физики» и изучать свойства CP-нарушения.


В детекторе ALICE установлен новый калориметр

В настоящее время завершается двухмесячная пауза в работе Большого адронного коллайдера. Это время было использовано специалистами для техобслуживания, мелкого ремонта и доустановки компонентов не только самого ускорителя, но и детекторов. Наиболее существенное изменение претерпел детектор ALICE, специализирующийся на изучении столкновений ядер. В нём был установлен новый субдетектор — электромагнитный калориметр EMCal. Это 100-тонный свинцово-сцинтилляторный калориметр, построенный по технологии «шашлык». Он состоит из 13 тысяч отдельных детектирующих колонок (которые, вероятно, стоило бы назвать «шампурами») с чередующимися пластинками свинца (в котором происходит развитие электромагнитного ливня) и сцинтиллятора (в нём энергия частиц высвечивается в виде фотонов). Свет передается по оптоволокнам общей протяженностью 185 км.

Благодаря этому калориметру детектор ALICE сможет хорошо измерять рождение нейтральных частиц, а значит, более эффективно изучать процесс рождения струй, а это — один из главных источников информации о свойствах кварк-глюонной плазмы (см. подробности в новости Детектор ATLAS зарегистрировал дисбаланс струй в ядерных столкновениях).

 

Начались столкновения ядер свинца

На Большом адронном коллайдере начался этап работы с ядрами свинца. Как и в прошлом году, ядра разгоняются до энергии 287 ТэВ, что составляет 1,38 ТэВ в расчете на один протон и нейтрон. Однако сейчас, благодаря опыту, накопленному за последние месяцы, интенсивность ядерных пучков значительно превышает прошлогодние показатели. В ночь с 14-го на 15 ноября в режиме столкновений 170 сгустков на пучок была достигнута светимость 1,5·1026 см–2·сек–1, что впятеро превышает рекорд прошлого года. Сейчас столкновения идут уже в режиме 358 сгустков на пучок, а пиковая светимость, соответственно, выросла еще более чем вдвое. Ожидается, что накопленная в этом году статистика ядерных столкновений примерно на два порядка превысит данные прошлого года.

 

чуть не пропустил

Тэватрон завершил свою работу

30 сентября, после 28 лет работы, был остановлен американский протон-антипротонный коллайдер Тэватрон, базирующийся в Национальной лаборатории им. Э. Ферми в Чикаго. В 14:32 по местному времени был прекращен набор данных, а в 14:38 в последний раз были сброшены пучки. Примерно через неделю, когда магниты ускорителя прогреются до комнатной температуры, техники приступят к его демонтажу. Это, впрочем, не означает, что мы о Тэватроне больше не услышим. Накопленные данные будут обрабатываться не один год и время от времени будут публиковаться новые статьи.

Научные достижения Тэватрона вызывают у физиков противоречивые чувства. С одной стороны, во многом благодаря нему физика на адронных коллайдерах существенно изменилась за последние три десятилетия. На Тэватроне был открыт топ-кварк, а затем он довольно быстро из экзотики превратился в мощный и на удивление аккуратный способ исследования сильных и слабых взаимодействий. Например, самое сильное подозрение на возможное проявление Новой физики на Тэватроне следует как раз из наблюдения топ-кварков, а именно из величины топ-антитоп асимметрии. На Тэватроне были открыты новые тяжелые адроны и изучены их свойства; вообще, результаты Тэватрона в физике адронов не раз удивляли теоретиков. Подробнее о достижениях Тэватрона можно прочитать в интерактивной хронологии на сайте Фермилаба, а также в недавнем обзорном докладе, в заметке в журнале CERN Courrier (а краткую историю его создания и работы можно узнать из недавнего препринта).

С другой стороны, многие разочарованы тем, что Тэватрону не удалось открыть ни хиггсовский бозон, ни Новую физику. Он позволил аккуратно измерить многие параметры Стандартной модели, но так и не ответил на вопрос, на какой более фундаментальной теории эта модель базируется. Ответы теперь придется ждать от Большого адронного коллайдера. А в качестве подборки персональных впечатлений физиков, так или иначе связанных с Тэватроном, можно порекомендовать полистать коллективный блог Quantum Diaries за последние дни.

 

Коллайдер заработал после перерыва на зиму

В среду 14 марта, впервые в 2012 году, в Большом адронном коллайдере вновь начали циркулировать протонные пучки. Текущее состояние ускорителя можно, как обычно, отслеживать через онлайн-мониторы. Пока всё идет штатно, включая и неизбежные мелкие технические накладки, которые, впрочем, оперативно устраняются. В ближайшие дни будут проведены стандартные технические процедуры: синхронизация пучков, коррекция их орбиты, увеличение энергии, сжатие, наращивание интенсивности и так далее. В согласии с расписанием работы LHC на 2012 год, ближайшие три недели будут посвящены подобным манипуляциям с пучками, а набор научных данных возобновится лишь в апреле.



Протоны впервые разогнаны до 4 ТэВ

В пятницу 16 марта на Большом адронном коллайдере был поставлен новый рекорд: протоны были впервые разогнаны до энергии 4 ТэВ. Планируется, что именно на такой энергии LHC будет работать весь 2012 год. Подробности касательно того, как идет подготовка к работе коллайдера, можно отслеживать на странице технических новостей LHC.