Принят новый план работы LHC на ближайшие годы

// ') return false } // ]]> Текущий план работы Большого адронного коллайдера на первую половину 2011 года. Изображение из итогового секционного доклада Running in 2011, сделанного на конференции в Шамони

В понедельник 31 января Совет директоров ЦЕРНа принял решение касательно работы Большого адронного коллайдера в ближайшие годы. Как сообщается в церновском пресс-релизе, было решено, что коллайдер поработает не только 2011-й, но весь 2012-й год, и лишь потом будет остановлен на длительный сеанс отладки и модернизации. От повышения энергии протонов решили пока отказаться — по крайней мере в 2011 году протоны будут по-прежнему разгоняться до 3,5 ТэВ. В целом же, ожидаемые темпы накопления статистики скорее всего будут даже лучше, чем то, на что физики рассчитывали еще год назад: даже при умеренно консервативных оценках накопленная cветимость составит около 2 fb^–1 в год.

Все эти решения были приняты директоратом ЦЕРНа после рассмотрения тех рекомендаций, которые были выработаны на ключевой конференции, прошедшей с 24-го по 28 января в Шамони. На ней было заслушано несколько десятков докладов, касавшихся в основном технических и инженерных аспектов функционирования Большого адронного коллайдера. Обсуждался опыт работы в 2010 году, выявившиеся проблемы, а также подробно взвешивались преимущества и риски различных сценариев работы коллайдера в будущем. Слайды всех докладов, сделанных на конференции, свободно доступны онлайн.

Энергия

Например, для того чтобы решиться на повышение энергии протонов с 3,5 ТэВ до 4 ТэВ (а может быть, и выше), потребовалось, во-первых, оценить риск того, что перегорит один из контактов между сверхпроводящими магнитами, а во-вторых, четко представить себе масштаб аварии, к которой это может привести. Моделирование показало, что благодаря предпринятым мерам по механическому укреплению магнитов, непосредственный ущерб от такой аварии будет меньше, чем 19 сентября 2008 года. Тем не менее на устранение ее последствий уйдет 8–12 месяцев, что, кроме всего прочего, нанесет ЦЕРНу и репутационный урон. По этой причине было решено ограничиться уже проверенной энергией 3,5 ТэВ — повышение ее до 4 ТэВ увеличивало вероятность аварии примерно в четыре раза. Тем не менее в течение всего 2011 года будет продолжаться мониторинг электрических контактов, и в конце года по итогам этих измерений будет решено, можно ли повысить энергию в 2012 году.

Что делать в 2012 году?

При принятии решения о том, что делать 2012 году — продолжать работу или улучшать параметры ускорителя, — было учтено множество аргументов «за» и «против». Напомним, в чём тут проблема. LHC сейчас работает лишь на половинной энергии и на довольно низкой интенсивности. Эти ограничения специально наложены физиками из соображений безопасности — повышение энергии или интенсивности пучков может вызвать новую серьезную аварию.

Ожидается, что во время первого длительного перерыва будут решены все вопросы безопасности, и это позволит поднять энергию и интенсивность обновленного ускорителя до номинальных значений.

С другой стороны, тратить всё время на улучшение ускорителя — это значит откладывать набор реальных научных данных. На конференции в Шамони прозвучала конкретная оценка длительности простоя — вовсе не год, как считалось раньше, а 19 месяцев. Это значит, что если в конце 2011 года ускоритель остановится на модернизацию, то с учетом всех технических манипуляций он снова возобновит набор данных ближе к 2014 году. С другой стороны, если физикам дать спокойно понабирать статистику в течение всего 2012 года, то уже к концу этого года можно ожидать первые серьезные открытия LHC — в частности, указания на наблюдение хиггсовского бозона. Именно этот вариант и был выбран в конце концов.

Ближайшее время

Конкретное расписание работы коллайдера на ближайшие месяцы тоже более или менее определилось (см. рисунок). Протонные пучки будут снова запущены в ускоритель 21 февраля, а во второй половине марта пройдут две недели столкновений в режиме примерно по 200 сгустков на пучок. Затем в начале апреля в течение недели протоны будут сталкиваться на специально пониженной энергии — 1,38 ТэВ на протон, как раз на той энергии, которую несет каждый протон или нейтрон в ядерных столкновениях на LHC. Этот специальный сеанс работы позволит в будущем лучше понять, чем столкновения ядер отличаются от столкновений протонов при одинаковой энергии в расчете на протон (до сих пор поведение протонов приходилось интерполировать между высокими и низкими энергиями).

После этого в середине апреля запланирован технический сеанс по чистке вакуумной трубы с помощью пучков (scrubbing run). Ожидается, что благодаря нему исчезнет проблема «электронного облака», которое мешало увеличивать интенсивность пучков в 2010 году. После этого физики надеются уплотнить пучки, запустив в них до 900 протонных сгустков, и в таком режиме работать дальше.

На последующие месяцы запланированы еще два специальных сеанса работы (помимо стандартного сеанса ядерных столкновений). Первый — это работа с протонными пучками с очень малым углом расхождения. При обычной работе пучки довольно «жестко» фокусируются в центре детектора, и поэтому тонкие эффекты (например, отклонение протона на очень малый угол) при этом незаметны. В ходе специального сеанса (beta*=90m) пучки будут фокусироваться очень плавно, что и позволит изучить рассеяние протонов на малые углы. Второй специальный сеанс будет посвящен столкновениям протонов с ядрами свинца, который должен дополнительно улучшить понимание отличий ядерных столкновений от протонных.