ЦЕРН прощается с Большим адронным коллайдером и вступает в третий длительный период простоя
Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider - LHC) приступает к своей самой амбициозной модернизации. 29 июня LHC, самый мощный в мире ускоритель частиц, завершил необычайный этап своего научного пути. После последнего физического эксперимента ускоритель был выключен, чтобы начать третий длительный период простоя ЦЕРН — масштабную программу технического обслуживания, модернизации и монтажных работ, которая подготовит ученых к работе с LHC высокой светимости (HiLumi LHC), следующим этапом исследования фундаментальных законов природы.
С момента запуска первых пучков в сентябре 2008 года LHC раздвинул границы науки и техники, став одним из самых амбициозных научных инструментов, когда-либо созданных. В 2009 году на LHC произошли первые столкновения протонов, и он быстро зарекомендовал себя как уникальная машина для открытий – за три периода работы LHC предоставил своим экспериментам беспрецедентное количество данных.
Самое известное достижение LHC произошло 4 июля 2012 года, когда коллаборации ATLAS и CMS объявили об открытии бозона Хиггса, подтвердив механизм, предложенный почти полвека назад. В последующие годы LHC позволил совершить сотни важных прорывов, включая открытие более 85 адронов, установление пределов исключения для обнаружения новых частиц, исследования дисбаланса между материей и антиматерией, изучение природы кварк-глюонной плазмы и измерения, имеющие важное значение для астрофизики. Помимо научных достижений, LHC способствовал инновациям в ускорительной науке, сверхпроводящих технологиях, вычислительной технике и международном сотрудничестве.
Вступая в новую фазу развития LHC, ЦЕРН отмечает не только сделанные открытия, но и вклад мирового сообщества в их осуществление.
Иллюстрация: ЦЕРН
LHC HiLumi, ввод в эксплуатацию которого запланирован на 2030 год, увеличит светимость коллайдера в десять раз по сравнению с его первоначальным проектом. Это позволит исследователям собирать значительно большие массивы данных, что даст возможность проводить точные исследования бозона Хиггса и расширит потенциал для обнаружения явлений за пределами Стандартной модели.
Третий период простоя LHC знаменует собой самое масштабное вмешательство в ускорительный комплекс ЦЕРН со времен строительства самого LHC. В период с настоящего момента до 2030 года в этом проекте примут участие тысячи специалистов из ЦЕРН и партнерских институтов по всему миру, которые преобразуют LHC, инжекторы и их эксперименты в версии HiLumi, а также проведут необходимые ремонтные работы на всем ускорительном комплексе и экспериментальных установках: от консолидации северной зоны Суперпротонного синхротрона (SPS), демонтажа зоны мишеней CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) и преобразования северной экспериментальной пещеры 3 (ECN3) в установку с стационарными мишенями высокой интенсивности до реконструкции установки ISOLDE и консолидации систем безопасности персонала, электросети и технических галерей.
В LHC эксперименты ATLAS и CMS пройдут масштабную модернизацию, фактически став обновленными детекторами. Чтобы в полной мере использовать беспрецедентные возможности LHC HiLumi, им потребуется обрабатывать от 140 до 200 протон-протонных столкновений при каждом пересечении пучка, по сравнению с примерно 60 во время последнего запуска LHC. Это означает идентификацию и отбор наиболее интересных столкновений из более чем пяти миллиардов взаимодействий каждую секунду. Для решения этой задачи оба эксперимента полностью заменят свои триггерные системы, которые отвечают за отбор наиболее перспективных событий для дальнейшего анализа. Эти события будут регистрироваться с использованием передовых новых технологий детектирования, включая полностью кремниевые трековые системы с миллиардами каналов считывания (гораздо больше, чем в существующих детекторах), высокоточные детекторы синхронизации с разрешением в несколько десятков пикосекунд и новые калориметрические системы, способные работать на мегагерцовых частотах.