“Сердце” Большого Адронного Коллайдера начинает “биться”, накачивая протонами туннели его ускорителей

IT новости на Учитель программирования Ру
До окончательного перезапуска Большого Адронного Коллайдера (БАК), самого большого и самого мощного ускорителя частиц на сегодняшний день, осталось еще достаточно много времени. Но процесс, предшествующий этому моменту, уже был давно запущен, и на этих выходных инженеры и ученые заставили начать “биться сердце” установки, источник, накачивающий протонами туннели предварительных ускорителей, через которые проходят частицы, прежде чем попасть в кольцо главного ускорителя коллайдера.

Протоны производятся в недрах специального источника, после чего они проходят сквозь “гирлянду” небольших ускорителей. Однако, на этот раз луч предварительно разогнанных протонов не был введен в туннель основного ускорителя, он был направлен в сторону и разбился об заслонку, перекрывающую доступ в 27-километровый туннель кольцевого ускорителя. Тем не менее, столкновение луча протонов с мишенью привело к возникновению “ливня” из других частиц, что было использовано для проведения процедуры калибровки некоторых датчиков коллайдера.

Напомним нашим читателям, что Большой Адронный Коллайдер, который располагается возле Женевы, Швейцария, и находится в распоряжении Европейской организации ядерных исследований CERN, был остановлен в феврале 2013 года для проведения процедуры модернизации его оборудования. В настоящее время все работы по модернизации уже практически выполнены, а инженеры CERN занимаются проверкой, тестированием и калибровкой каждого компонента этой чрезвычайно сложной системы, прежде чем она в 2015 году сможет начать работу в полном составе.

Прежде чем протоны через специальные вводы попадут в кольцо главного ускорителя коллайдера, где они при помощи сверхпроводящих электромагнитов разгоняются до релятивистских скоростей, они проходят сквозь череду промежуточных ускорителей, каждый из которых накачивает энергией луч этих частиц.

Луч протонов начинается в недрах совсем небольшого устройства-источника, где происходит отделение электронов от атомов водорода. Получившиеся голые ядра водорода, по сути положительно заряженные протоны, попадают в чрево линейного ускорителя Linac2, являющегося самым первым “разгонным” этапом коллайдера. Затем ускоренный до энергии 50 МэВ луч протонов попадает в следующий синхротронный ускоритель Proton Synchrotron Booster, который является частью коллайдера, претерпевшей самую кардинальную модернизацию. И после этого луч протонов проходит через кольца ускорителей Proton Synchrotron (PS) и Super Proton Synchrotron (SPS), получая на выходе из них энергию в 450 ГэВ.

На выходе из недр ускорителя SPS луч протонов был направлен не в туннель кольцевого ускорителя, а в специальную мишень, состоящую из 21.6 тонн графита, алюминия и меди. Этот уловитель луча частиц представляет собой “палочку-выручалочку”, которая будет задействована при возникновении на коллайдере каких-либо непредвиденных ситуаций. Материалы и структура поглотителя сначала рассеивают луч протонов, лишая его большей части энергии, а затем полностью поглощают все частицы, не дав им попасть в кольцо ускорителя и нанести вред электромагнитной системе ускорителя и оборудованию его экспериментов.

Однако, во время попадания луча протонов в мишень уловителя рождается ливень мюонов, субатомных частиц, тождественных электронам, но обладающих большей массой. Сигналы с датчиков, улавливающих потоки мюонов, как раз и является теми опорными сигналами, по которым производится калибровка некоторых измерительных цепей и устройств научного оборудования.

Глядя на все вышесказанное, видно, что один из самых сложных и внушающих опасение экспериментов, когда-либо проводимых людьми, неотвратимо движется к моменту его полного перезапуска, когда начнут производиться столкновения лучей протонов, разогнанных до рекордных значений энергии и скорости. А следующая знаменательная веха в процессе перезапуска коллайдера будет пройдена в феврале 2015 года, когда лучи протонов все-таки будут выпущены в кольцевой туннель главного ускорителя и будет предпринята попытка их разгона до сверхвысокой энергии.

Источник


Поделиться ссылочкой: