Совсем недавно ЦЕРН анонсировал начало нового этапа работы БАКа, который вышел на рекордную энергию столкновения частиц. Будем надеяться, что в ближайшие годы мы услышим о новых открытиях, однако ученые не намерены останавливаться на достигнутом и уже планируют серьезную модернизацию коллайдера, в результате которой будет повышена его светимость. Что это означает?
Светимость пропорциональна числу столкновений, которые происходят в коллайдере за определенный промежуток времени. Соответственно, чем выше этот показатель, тем больше данных набирают работающие на БАК эксперименты, что повышает их шансы на наблюдение редких событий и позволит более подробно изучить характеристики новых частиц, таких как бозон Хиггса, говорится в описании нового проекта High-Luminosity LHC («БАК на высокой светимости»).
На прошлой неделе около 230 ученых и инженеров со всего мира собрались в ЦЕРНе, чтобы подвести итоги реализации первой стадии плана по модернизации БАКа. Сам проект был внесен в число приоритетных еще в 2013 году. Повышение светимости в 10 раз позволит увеличить вероятность новых открытий, говорится в заявлении ЦЕРНа.
Согласно грандиозным планам, начиная с 2025 года, в обновленном коллайдере можно будет наблюдать до 15 млн «частиц Бога» в год. Для сравнения: в 2011-2012 годах на БАКе рождались около 1,2 млн бозонов Хиггса ежегодно. Таким образом, нововведения позволят раздвинуть границы современной науки и выйти за пределы Стандартной модели и механизма Браута-Энглера-Хиггса, надеются ученые.
«На БАКе уже сегодня происходят столкновения протонов при самой высокой энергии по сравнению с теми, которых удавалось достичь до сих пор. Частота столкновений возрастет в 10 раз в конфигурации High-Luminosity LHC, благодаря чему увеличится наш потенциал для новых открытий. У нас появится идеальный прибор для проведения точных измерений – это логическое продолжение исследований на переднем крае физики высоких энергий», – говорит директор ЦЕРНа Рольф Дитер-Хойер.
Для реализации заявленных планов во время технической остановки, намеченной на 2024 год, будут обновлены многие компоненты ускорителя и детекторов.
«Нам приходится выступать новаторами во многих областях, разрабатывая высокоточные технологии для магнитов, оптики ускорителя, сверхпроводящих радиочастотных резонаторов и сверхпроводящих линий», – объясняет Люцио Росси, возглавляющий проект «БАК на высокой светимости».
На отрезке протяженностью 1,2 км коллайдер будет экипирован сверхпроводящими квадрупольными магнитами на 12 Тесла, изготовленными с использованием ниобиево-оловянного сверхпроводника, что позволит усилить фокусировку пучка и увеличить вероятность столкновений.
Совершенно новые сверхпроводящие радиочастотные резонаторы, получившие название «крабовые резонаторы», позволят «наклонять» пучки перед столкновением и увеличить таким образом периметр зоны, где они могут встретиться. Наконец, высокотемпературные сверхпроводящие кабели обеспечат подачу к ускорителю электричества силой тока до 100 тысяч ампер.
«БАК на высокой светимости станет первым ускорителем, использующим передовые технологии, в частности ниобиево-оловянные магниты с усиленным полем. Помимо увеличения потенциала новых открытий на БАКе, это позволит наглядно продемонстрировать, насколько данная концепция важна для ускорителей будущего», – подчеркнул директор ЦЕРНа по ускорителям и технологиям Фредерик Бордри.
Добавим, что изучение новых технологий, которые будут использоваться на обновленном коллайдере, началось в 2011 году в рамках исследования HiLumi, частично финансируемого за счет научной программы Еврокомиссии (подробнее о ней мы писали в связи с возникшими недавно сложностями участия Швейцарии в качестве полноправного члена подобных проектов). В исследовании HiLumi принимали участие не только научные лаборатории стран-участниц международной организации, но и представители российских, японских и американских научных учреждений. Всего в реализации первой стадии проекта, которая прошла успешно, приняли участие около 200 ученых из 20 стран мира, говорится в официальном пресс-релизе ЦЕРНа. Теперь перед ними стоит новая задача – создание прототипа и промышленное производство новых технологий, после чего можно будет перейти к этапу строительства.
Больше статей на эту тему вы найдете в нашем досье.
