"Элементы": новости LHC - Большого адронного коллайдера

Вырисовываются планы работы коллайдера в 2012 году

11 Feb 2012 15:34:00 +0400

С 6 по 10 февраля в альпийском курортном городке Шамони прошла традиционная конференция, посвященная конкретным планам работы Большого адронного коллайдера в ближайший год. На этой сугубо технической конференции обсуждалась работа всех компонентов ускорителя в 2011 году, были обрисованы планы на следующий год и перечислены технические трудности, с которыми придется бороться. Все материалы конференции доступны онлайн на сайте ЦЕРНа.

Главным результатом этой встречи по традиции стали технические рекомендации касательно режима работы коллайдера. Предложенный план был составлен с учетом максимальной научной эффективности работы при минимальном риске технических сбоев; эти рекомендации были изложены в завершающем докладе конференции. В ближайшее время их должен будет рассмотреть Совет директоров ЦЕРНа, который и примет окончательные решения.

Вот основные положения предложенного режима работы LHC в 2012 году:

Предлагается поднять энергию протонов до 4 ТэВ с нынешних 3,5 ТэВ. Осторожность тут связана с тем, что чем больше энергия, тем сильнее должно быть магнитное поле в сверхпроводящих магнитах, а значит, тем выше риск их выхода из строя, что может грозить задержкой на несколько месяцев. Однако многочисленные проверки оборудования, а также дополнительная аппаратура, установленная в прошлом году, позволяют считать, что до 4 ТэВ энергию можно поднять без каких-либо опасений. С научной точки зрения повышение энергии выгодно — оно означает, что многие редкие процессы будут происходить чаще (например, бозон Хиггса будет рождаться примерно на 20–30% чаще, а для гипотетических частиц с массой в пару ТэВ выигрыш будет в 2–3 раза).
Главная цель на 2012 год — накопить столько статистики, чтобы детекторы ATLAS и CMS смогли надежно и независимо друг от друга открыть (или достоверно закрыть) хиггсовский бозон. Это отвечает интегральной светимости примерно 13 fb^–1, что в два с половиной раза больше, чем накоплено в прошлом году. Судя по темпам набора статистики, это ускорительщикам вполне по силам.
Предполагается, что по окончании этого года ускоритель будет остановлен до осени 2014 года на дальнейшую доводку аппаратуры. Она позволит поднять энергию еще выше, до 6,5 ТэВ (проектные 7 ТэВ уже представляются маловероятными), и еще больше увеличить светимость. Конкретную дату выключения коллайдера техники не называют, предпочитая оставить за собой свободу действий: если светимость будет набираться медленно, они отложат остановку на пару месяцев.
В конце 2012 года планируется провести особый сеанс столкновений протонов с ядрами (подробнее про протон-ядерные столкновения см. в нашей новости).

Вышли статьи ATLAS и CMS по поиску бозона Хиггса

08 Feb 2012 17:15:00 +0400

В декабре 2011 года на специальном семинаре в ЦЕРНе были объявлены предварительные результаты коллабораций ATLAS и CMS по поиску бозона Хиггса. Обработка почти всей статистики, накопленной за 2011 год, позволила сузить возможный интервал масс бозона (116131 ГэВ по данным ATLAS и 115127 ГэВ по данным CMS). Кроме того, оба эксперимента заметили превышение данных над фоном в области масс 125 ГэВ, которое были очень похоже на первое проявление хиггсовского бозона.

За прошедшие два месяца этот анализ был доведен до конца, и 8 февраля в архиве е-принтов появилось сразу несколько статей с его результатами. Принципиально результаты по сравнению с предварительными данными не изменились. Коллаборация ATLAS предъявила общий результат (arXiv:1202.1408), а также отдельными статьями привела подробности по двухфотонному каналу распада (arXiv:1202.1414) и по распаду на ZZ (arXiv:1202.1415), в котором сигнал выглядит наиболее интересно. Коллаборация CMS также привела сводку результатов в общей статье (arXiv:1202.1488) и рассказала про отдельные каналы распада (arXiv:1202.1416, arXiv:1202.1487, arXiv:1202.1489). Одновременно с этим на сайте ЦЕРНа появился пресс-релиз, посвященный этим публикациям.

Теоретики обсуждают последние данные LHC по хиггсовскому бозону

27 Dec 2011 23:12:00 +0400

Две недели назад на специальном семинаре в ЦЕРНе были обнародованы новые результаты поиска хиггсовского бозона на LHC. Два основных детектора независимо друг от друга «увидели» некоторое превышение данных, которое выглядело очень похоже на проявление хиггсовского бозона с массой около 125 ГэВ. Неудивительно, что за прошедшие две недели в архиве е-принтов появилось уже свыше десятка статей на эту тему.

ЦЕРН сообщает о первых намеках на обнаружение хиггсовского бозона

13 Dec 2011 22:44:00 +0400

13 декабря в ЦЕРНе были представлены самые последние данные по поиску хиггсовского бозона на LHC. Предварительные данные указывают на то, что существует некая частица с массой около 125 ГэВ, которая выглядит очень похоже на хиггсовский бозон. Для более сильных утверждений потребуется дальнейший набор статистики, который начнется лишь весной следующего года.

Завершилась работа LHC в 2011 году

10 Dec 2011 21:34:00 +0400

7 декабря прошел последний сеанс столкновений на Большом адронном коллайдере в 2011 году, и после сброса пучков коллайдер был остановлен на рождественские каникулы. В течение последнего месяца на LHC сталкивались не протоны, а ядра свинца, и за это время была накоплена светимость примерно по 150 μb¹ на каждом из трех детекторов (ATLAS, ALICE, CMS; детектор LHCb данные по ядерным столкновениям не набирал). Это почти в 20 раз превышает статистику, набранную в ядерных столкновениях в 2010 году, и физики сейчас занимаются обработкой этих данных.

LHC заработает вновь в начале февраля 2012 года. В течение месяца техники будут тестировать поведение сверхпроводящих магнитов при еще больших магнитных полях, что позволит еще выше поднять энергию протонов и ядер. Пучки начнут циркулировать в марте, и тогда ускорительщики попытаются настроить пучки на еще более «скорострельный» режим работы, при котором сгустки следуют друг за другом с интервалом в 25 наносекунд вместо нынешних 50 нс. Непосредственно эксперименты стартуют лишь в апреле (см. предварительное расписание LHC на 2012 год). Ожидается, что в 2012 году будет повышена и энергия, и светимость пучков, что позволит увеличить накопленную статистику еще в несколько раз. Точные параметры пучков, к которым будут стремиться специалисты, пока не утверждены; это будет сделано лишь в феврале после традиционной ежегодной рабочей встречи в Шамони.

Начались столкновения ядер свинца

16 Nov 2011 02:00:00 +0400

На Большом адронном коллайдере начался этап работы с ядрами свинца. Как и в прошлом году, ядра разгоняются до энергии 287 ТэВ, что составляет 1,38 ТэВ в расчете на один протон и нейтрон. Однако сейчас, благодаря опыту, накопленному за последние месяцы, интенсивность ядерных пучков значительно превышает прошлогодние показатели. В ночь с 14-го на 15 ноября в режиме столкновений 170 сгустков на пучок была достигнута светимость 1,5·10²⁶ см^–2·сек^–1, что впятеро превышает рекорд прошлого года. Сейчас столкновения идут уже в режиме 358 сгустков на пучок, а пиковая светимость, соответственно, выросла еще более чем вдвое. Ожидается, что накопленная в этом году статистика ядерных столкновений примерно на два порядка превысит данные прошлого года.

Завершена протонная часть научной программы на 2011 год

31 Oct 2011 03:33:00 +0400

В воскресенье 30 октября на Большом адронном коллайдере прошел последний в этом году сеанс столкновений протонных пучков. В 2011 году коллайдер поработал более чем успешно. Пиковая светимость ускорителя достигала 35% от номинальной, и она будет повышаться дальше в 2012 году. Накопленная статистика составила свыше 5,5 fb¹ на двух главных детекторах CMS и ATLAS, 1,2 fb¹ на специализированном детекторе LHCb и 5 pb¹ на детекторе ALICE. Подробную информацию обо всех научных сеансах работы можно найти на странице LHC Statistics. Первые результаты, полученные на основе этой статистики, должны быть обнародованы на конференциях в конце ноября.

В течение ближайших нескольких дней специалисты будут заниматься тестированием ускорителя для перехода к еще большей интенсивности пучков, намеченной на следующий год, а затем начнут подготавливать ускоритель для ядерных столкновений. Предполагается, что LHC проработает в режиме столкновений ядер свинца с 14 ноября по 7 декабря и наберет статистику, многократно превышающую прошлогодние данные. После этого ускоритель будет остановлен до января 2012 года.

Тэватрон завершил свою работу

02 Oct 2011 03:42:19 +0400

30 сентября, после 28 лет работы, был остановлен американский протон-антипротонный коллайдер Тэватрон, базирующийся в Национальной лаборатории им. Э. Ферми в Чикаго. В 14:32 по местному времени был прекращен набор данных, а в 14:38 в последний раз были сброшены пучки. Примерно через неделю, когда магниты ускорителя прогреются до комнатной температуры, техники приступят к его демонтажу. Это, впрочем, не означает, что мы о Тэватроне больше не услышим. Накопленные данные будут обрабатываться не один год и время от времени будут публиковаться новые статьи.

Научные достижения Тэватрона вызывают у физиков противоречивые чувства. С одной стороны, во многом благодаря нему физика на адронных коллайдерах существенно изменилась за последние три десятилетия. На Тэватроне был открыт топ-кварк, а затем он довольно быстро из экзотики превратился в мощный и на удивление аккуратный способ исследования сильных и слабых взаимодействий. Например, самое сильное подозрение на возможное проявление Новой физики на Тэватроне следует как раз из наблюдения топ-кварков, а именно из величины топ-антитоп асимметрии. На Тэватроне были открыты новые тяжелые адроны и изучены их свойства; вообще, результаты Тэватрона в физике адронов не раз удивляли теоретиков. Подробнее о достижениях Тэватрона можно прочитать в интерактивной хронологии на сайте Фермилаба, а также в недавнем обзорном докладе, в заметке в журнале CERN Courrier (а краткую историю его создания и работы можно узнать из недавнего препринта).

С другой стороны, многие разочарованы тем, что Тэватрону не удалось открыть ни хиггсовский бозон, ни Новую физику. Он позволил аккуратно измерить многие параметры Стандартной модели, но так и не ответил на вопрос, на какой более фундаментальной теории эта модель базируется. Ответы теперь придется ждать от Большого адронного коллайдера. А в качестве подборки персональных впечатлений физиков, так или иначе связанных с Тэватроном, можно порекомендовать полистать коллективный блог Quantum Diaries за последние дни.

Эксперимент TOTEM выполнил одно из своих ключевых измерений

30 Sep 2011 04:53:39 +0400

Детектор TOTEM — один из самых маленьких детекторов, установленных на Большом адронном коллайдере, — обнародовал на днях свои первые измерения полного и упругого сечения рассеяния протонов. Измерение этих сечений и изучение их зависимости от энергии как раз является одной из главных задач детектора TOTEM. Данные были представлены 21 сентября на 107-й встрече Комитета по экспериментам на LHC.

После двухнедельной паузы LHC заработал на повышенной светимости

10 Sep 2011 03:07:00 +0400

С 24 августа по 6 сентября на Большом адронном коллайдере велись отладочные работы, нацеленные на дальнейшее повышение светимости ускорителя. По окончании этих работ коллайдер был вновь запущен и возобновил набор научных данных. Этот сеанс работы продлится до конца октября, после чего физики завершат протонную программу работы в этом году и переключатся на столкновения ядер свинца.

Главным результатом последних двух недель стал переход к еще более плотному сжатию протонных пучков параметр β* был уменьшен с 1,5 м до 1 метра (подробности см. в новости Специалисты научились сжимать пучки лучше, чем в прошлом году). Это позволило заметно повысить пиковую светимость ускорителя: она достигает уже 3·10³³ см²·сек¹, то есть 30% от проектного значения. В ходе отладочных работ был также опробован режим работы, при котором сгустки следуют один за другим с интервалом 25 нс (против нынешних 50 нс), однако пучки при этом оказались слишком неустойчивы. Настройка 25-наносекундого режима (который необходим для дальнейшего роста светимости) будет, по-видимому, отложена до 2012 года.