На Большом адронном коллайдере внедрят «технологии, которых не существовало»

На Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе ведется демонтаж оборудования. По окончании модернизации крупнейший в мире ускоритель станет, по сути, новой исследовательской машиной. Подробности раскрыла The New York Times.

По данным ЦЕРН, новый «Большой адронный коллайдер высокой светимости» увеличит число субатомных столкновений в 10 раз, что повысит шансы на открытие новых фундаментальных частиц, из которых состоят материя и энергия. Модернизированный БАК стоимостью 1,189 миллиарда швейцарских франков (около 1,46 млрд долларов) оснастят сверхпроводящим оборудованием, рассчитанным на больший ток, дополнительной защитой от радиации, новыми вычислительными технологиями и, самое важное, 12 ниобий-оловянными магнитами.

«Мы внедряем технологии, которых просто не существовало, когда мы строили Большой адронный коллайдер. Это огромный, огромный шаг вперед с точки зрения объема данных, которыми мы будем располагать», — говорит физик Марк Томсон, генеральный директор ЦЕРН.

После открытия БАК в 2008 году на него возлагались большие надежды — и он их оправдал. В 2012-м был открыт бозон Хиггса — «божественная частица», из которой состоит энергетическое поле, придающее массу взаимодействующим с ним частицами.

«Открытие бозона Хиггса стало венцом теории, описывающей физику элементарных частиц. Но это открытие — не конец игры», — уверен физик Лукас Гускос из Брауновского университета, специализирующийся на исследованиях бозона Хиггса.

Зачем нужна реконструкция

Остается несколько нерешенных вопросов о бозоне Хиггса и о существовании других подобных частиц, которые пока не обнаружены. Понимание этих «кирпичиков» Вселенной могло бы объяснить, что происходило в первые мгновения после Большого взрыва и как сложные частицы образуют все — от далеких звезд до человеческой жизни. Усовершенствованный коллайдер, который, как ожидается, будет производить 15 миллионов бозонов Хиггса в год, позволит получить ответы на эти вопросы.

Реконструкцию сильно упрощает возможность использования имеющейся инфраструктуры — прежде всего, 27-километрового кольцевого туннеля на границе между Швейцарией и Францией. По словам Томсона, сейчас рабочие «режут кабели, вытаскивают их, вывозят оборудование — это работа первого этапа».

Строительство нового БАК — дело международное. Некоторые из крупных магнитов ускорителя изготовлены в Брукхейвенской национальной лаборатории и привезены на испытания в ЦЕРН. Там их тестируют вместе с почти идентичными магнитами, сделанными в Японии, Китае и Испании. В других лабораториях и исследовательских институтах по всему миру ученые пишут программное обеспечение, которое будет обрабатывать потоки данных из детекторов.

«Одна из проблем, которую люди не вполне осознают, состоит в том, что нужно думать шире и дальше собственного компонента. Очень легко оптимизировать то, за что ты отвечаешь, но самому детектору нет дела до отдельного компонента — он должен работать в составе системы», — подчеркивает физик Стефания Стуччи из Брукхейвенской национальной лаборатории.

Работа начнется не сразу

По завершении испытаний оборудование установят в туннеле БАК на глубине в среднем 100 метров. Затем начнется непростой процесс обучения работе с ним.

«Мы заменим, модернизируем или изменим так много компонентов наших экспериментальных систем, что фактически столкнемся с совершенно новым набором аппаратуры. Учиться пользоваться таким набором аппаратуры чрезвычайно трудно, запутанно и долго», — объясняет профессор Дэвид Миллер из Чикагского университета, который ищет темную материю в эксперименте ATLAS.

Несмотря на массу предстоящих трудов, физики с нетерпением ждут многих открытий, которые, как они надеются, поможет совершить новый коллайдер.

«Лично я больше всего была бы рада открытиям новых частиц, например темной материи. Это будет трудно. Никаких гарантий нет, но я была бы этим очень воодушевлена», — сказала профессор Ина Сарцевич из Аризонского университета.