LHC ставит рекорд за рекордом

Большой адронный коллайдер продолжает наращивать обороты.

Свидетельством тому является сразу несколько технических достижений, которых техникам удалось добиться на прошлой неделе. Так, в понедельник 27 июня в ходе одного-единственного сеанса работы была набрана рекордная интегральная светимость — 62 pb^–1 в детекторе ATLAS и свыше 60 pb^–1 в детекторе CMS, — что в полтора раза превышает всю статистику 2010 года. Во вторник был проведен успешный сеанс работы, при котором циркулировало по 1380 сгустков — тоже рекордное число — в каждом из двух протонных пучков.

Затем, начиная со среды, набор данных прекратился, и техники в течение нескольких дней тестировали работу ускорителя в режиме еще большей интенсивности. Напомним, что проектное количество сгустков в LHC — 2808, следовать один за другим они должны с интервалом 25 нс. Переход к такому режиму работы сопряжен с инструментальными трудностями, и в 2010 году «временной зазор» был втрое больше — 75 нс. В апреле этого года удалось успешно перейти к интервалу 50 нс, что позволило уже тогда побить рекорд Тэватрона по светимости адронных коллайдеров. И вот сейчас специалисты впервые протестировали работу ускорителя с проектной плотностью сгустков. В среду было успешно запущено вплоть до 228 сгустков с интервалом 25 нс сразу в обоих пучках. На этом этапе пока тестировалась лишь инжекция пучков из предварительного ускорителя в основное кольцо LHC и синхронизация между ускорителями; о стабильной циркуляции пучков речь пока не шла.

В среду же был поставлен и другой рекорд. Специалисты смогли уместить вплоть до 260 млрд протонов в одном сгустке, что вдвое превышает проектное значение. При этом пучки не расплывались, а успешно удерживались в нужных границах (более того, эмиттанс, величина, характеризующая размытие пучка в поперечном направлении, была даже вдвое лучше проектной). Наконец, на прошедшей неделе было также проверено сжатие пучков до рекордных значений параметра β*, равного 0,30 м (что тоже лучше проектного значения).

Всё это означает, что настройка коллайдера идет очень хорошо, и в чём-то даже лучше, чем планировалось изначально. Если эти успехи будут взяты на вооружение в ближайшее время, можно будет рассчитывать на еще более быстрые темпы накопления статистики в 2011 году.

Прошел специальный сеанс столкновений с расфокусированными пучками

28-29 июня на Большом адронном коллайдере прошел специальный сеанс работы с расфокусированными пучками. В обычном режиме работы стараются достичь максимальной фокусировки пучков для того, чтобы увеличить вероятность столкновения частиц. Качество фокусировки характеризуется параметром β*, и чем он меньше, тем сильнее сжаты пучки (подробности см. в новости Специалисты научились сжимать пучки лучше, чем в прошлом году). В начале каждого рабочего цикла ускорителя стартовое значение β* равно 11 метрам, однако затем его уменьшают до 1,5 м и только после этого пучки приводятся в столкновение.

Однако у фокусировки есть и важный недостаток: чем она резче, тем сильнее пучки расходятся после точки фокуса. Это значит, что если мы хотим измерять рассеяние протонов на очень малые углы (а это полезно для изучения теории сильных взаимодействий), то слишком сильная фокусировка будет мешать: ведь слегка отклонившийся протон будет по-прежнему лететь внутри расходящегося пучка. Для того чтобы заметить такой протон, надо, наоборот, добиться минимальной расходимости пучков, а значит, повысить параметр β*. В идеале этот параметр надо поднять выше 1000 м, но для начала было решено провести короткий сеанс работы на β* = 90 м. Переход прошел успешно, и в результате в течение некоторого времени на LHC происходили столкновения расфокусированных протонных пучков. На LHC имеются специальные детекторы (TOTEM и ALFA), оптимизированные для работы при таких параметрах, которые набрали свои первые данные в таком режиме работы.