Бозон Хиггса. От научной идеи до открытия «частицы Бога» - [51]

Шрифт
Интервал

Хотя под БАК отвели тот же 27-километровый туннель, в котором располагался БЭП, для размещения новых детекторных установок снова требовалось вынимать грунт.

В первоначальной планировке у БАКа предусматривалось четыре основные детекторные установки. Это ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus, тороидальный аппарат БАК), CMS (Compact Muon Solenoid, компактный мюонный соленоид), ALICE (A Large Ion Collider Experiment, большой ионный коллайдер) для изучения столкновений тяжелых ионов (ядер свинца) и LHCb (Large Hadron Collider beauty, большой адронный коллайдер b-кварков), специально предназначенный для изучения физики прелестных кварков.

Потом к ним добавились еще два детектора намного меньшего размера. TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement, измерение полного сечения упругого дифракционного рассеяния) предназначен для измерения исключительно высокоточных протонов и установлен недалеко от центра детектора CMS, где сталкиваются протоны. И наконец, это LHCf (Large Hadron Collider forward, большой адронный коллайдер «передний»), задача которого – изучать частицы, образующиеся в «передней» части протон-протонных столкновений, вылетающие в направлении почти совпадающем с направлением сталкивающихся пучков. Он расположен рядом с детектором ATLAS, недалеко от точки пересечения пучков.

Многоцелевые детекторы ATLAS и CMS предназначены для поиска бозона Хиггса и другой «новой физики», которая может продемонстрировать существование суперсимметричных частиц и разрешить загадку темной материи. Детектор ATLAS состоит из ряда все более увеличивающихся концентрических цилиндров, расположенных вокруг точки пересечения протонных пучков. Функция внутреннего детектора в том, чтобы отслеживать заряженные частицы, идентифицировать их и измерять импульс. Внутренний детектор окружен большим соленоидальным (в виде катушки) сверхпроводящим магнитом, который изгибает траекторию движения заряженных частиц.

Снаружи находятся электромагнитный и адронный калориметры, которые поглощают заряженные частицы – фотоны и адроны – и выводят их энергию из создаваемых ими потоков частиц. Мюонный спектрометр измеряет импульс мюонов, которые проходят сквозь другие элементы детектора. В нем используется тороидальное (в форме пончика) магнитное поле, создаваемое большими сверхпроводящими магнитами, образующими восемь баррелей и два торцевых тороида. Это самые крупные сверхпроводящие магниты в мире (см. рис. 24).


Рис. 24

Детектор ATLAS использует тороидальное (в форме пончика) магнитное поле, генерируемое огромными сверхпроводящими магнитами, которые образуют восемь цилиндрических баррелей и два торцевых тороида. Это крупнейшие сверхпроводящие магниты в мире. Источник: © copyright CERN


ATLAS не может распознавать нейтрино, и их присутствие приходится выводить из расхождения энергии между столкнувшимися и обнаруженными частицами. Поэтому детектор должен быть герметичным: ни одна частица, кроме нейтрино, не должна ускользнуть незамеченной.

Детектор ATLAS имеет около 45 метров в длину и 25 метров в высоту, примерно вдвое меньше собора Парижской Богоматери. Он весит около 7 тысяч тонн, как Эйфелева башня или сто «Боингов-747» без пассажиров. Коллаборацию ATLAS возглавляет итальянский физик Фабиола Джанотти, она включает 3 тысячи физиков из более чем 174 университетов и лабораторий 38 разных стран.

У детектора CMS другая конструкция, но аналогичные возможности. Внутренний детектор представляет собой трекинговую систему из кремниевых пиксельных и стриповых детекторов, которые измеряют положение заряженных частиц, что позволяет восстановить их путь. Как и в детекторе ATLAS, электромагнитный и адронный калориметры измеряют энергию заряженных частиц, фотонов и адронов. Мюонный спектрометр фиксирует данные о мюонах, проникающих сквозь калориметры.

Детектор CMS называется компактным, то есть в нем используется один крупный соленоидальный сверхпроводящий магнит, поэтому он меньше детектора ATLAS. Однако он не так уж мал: 21 метр в длину, 15 метров в ширину и 15 метров в высоту (см. рис. 25). На веб-сайте детектора можно узнать, что он расположен в подземной «пещере, где могли бы поместиться все жители Женевы, хотя и без удобства»[149]. Коллаборацию детектора CMS возглавляет итальянский физик Гвидо Тонелли, и она также включает 3 тысячи физиков и инженеров из 183 институтов 38 стран.

В 1997 и 1998 годах началась работа по строительству компонентов ATLAS и CMS и рытье котлованов под их размещение. Монтаж детекторов закончился в начале 2008 года.


Рис. 25

Питер Хиггс (слева) посещает детектор CMS во время строительства. Здесь он с официальным представителем CMS Теджиндером Верди.


Источник: © copyright CERN


В августе 2008 года все 27 километров Большого адронного коллайдера были охлаждены до рабочей температуры. Потребовалось более 10 тысяч тонн жидкого азота и 150 тонн жидкого гелия, чтобы целиком заполнить магниты.

БАК был готов к запуску.


«Это фантастический миг, – заявил 10 сентября 2008 года Линдонд Эванс, руководитель проекта БАК. – Наконец-то мы стоим на пороге новой эпохи знаний о происхождении и эволюции Вселенной»

Продолжить чтение
Еще от автора Джим Бэгготт
Тайная история атомной бомбы

Ядерное оружие начало вызывать у людей страх уже с того самого момента, когда теоретически была доказана возможность его создания. И уже более полувека мир живет в этом страхе, меняется лишь его величина: от паранойи 50-60-х до перманентной тревоги сейчас. Но как вообще стала возможной подобная ситуация? Как в человеческий разум могла прийти сама идея создания такого жуткого оружия? Мы ведь знаем, что ядерная бомба фактически была создана руками величайших ученых-физиков тех времен, многие из них были на тот момент нобелевскими лауреатами или стали ими впоследствии.Автор попытался дать понятный и доступный ответ на эти и многие другие вопросы, рассказав о гонке за обладание ядерным оружием.

Рекомендуем почитать
Тайные связи в природе

Природа таит в себе множество сюрпризов: лиственные деревья влияют на скорость вращения Земли, журавли становятся помехой для испанских производителей хамона, хвойные леса способны вызвать дождь. Она как огромный часовой механизм, только гораздо сложнее. Влюбленный в природу лесничий Петер Воллебен позволяет читателю окунуться в этот секретный мир и раскрывает завораживающие взаимосвязи между растениями и животными. Для широкого круга читателей.

Возвращение к языку. Наглый самоучитель райтера, журналиста и писателя

Пособие призвано развить в школьниках, студентах и начинающих журналистах умение создавать красивые, яркие и точные образы, оставаясь в рамках существующего русского языка, не вульгаризируя его англицизмами, жаргонными словами и разговорной речью низкого уровня. Задача, поставленная автором, довольно амбициозна: не только научить правильной письменной речи, но пробудить вдохновение к созданию таких текстов и дальнейшему совершенствованию. Адресована студентам факультетов журналистики и филологических факультетов, а также тем, кто стремится грамотно и образно излагать свои мысли на бумаге.

Быть пиратом

Не верьте, что пиратское общество состояло сплошь из негодяев, получавших удовольствие от грабежей, пыток и убийств. В Золотой век пиратства взошли звезды, которые горели бесстрашной непокорностью и четкой приверженностью идеям справедливости и равенства. Эксперт в области социального предпринимательства, независимый консультант по стратегическому менеджменту Facebook, Google, BBC, Johnson & Johnson, Unilever, PlayStation, Red Bull, Dyson и других крупных мировых брендов, Сэм Коннифф Альенде раскрывает подлинную историю пиратства, описывая приемы и методы Генри Эвери, Бартоломью Робертса, Энн Бонни, Мэри Рид, Генри Моргана, Сэма Беллами, Эдварда Тича по прозвищу Черная Борода и других флибустьеров.Похожие методы взяли на вооружение современные пираты – от Илона Маска, Стива Джобса и создателей технологии блокчейна до Бэнкси и исполнителей рэпа и хип-хопа.

Старинные образы южных славян

В этой книге говорится об Исконной Вере и Стари у Южных Славян. Исследование, которое мы провели, не основывается на песнях, преданиях и обрядах, сохранившихся до сих пор, ни даже на письменных летописях. Главная особенность научного подхода, примененного в этой книге, это его опора на образные представления, которые у Южных Славян, совместно со многими другими народами, возникли со временем.

Искусственный интеллект

Книга представляет собой один из первых в отечественной научной литературе опытов междисциплинарного подхода к проблематике искусственного интеллекта. В ней рассматриваются философские, методологические, общетеоретические и социокультурные аспекты данной проблематики, обсуждаются актуальные задачи моделирования искусственного интеллекта в связи с рядом логических и математических вопросов и под углом соотношения искусственного интеллекта с естественным и современных разработок проблемы "сознание и мозг".

Происхождение и эволюция человека

Никогда не уйдет в прошлое интерес к познанию происхождения и последующей эволюции уникального человеческого вида. От древесной обезьяны до человека разумного — дистанция огромного размера. В настоящем издании она заполняется известными и новейшими материалами по истории антропологических знаний о движущих силах и закономерностях развития семейства гоминид, адаптивном полиморфизме вида гомо сапиенса, его расовой структуре, перспективах развития.