Завръщането на Големия адронен колайдер

В петък вечерта учените отново пуснаха най-големия и най-известен уред на физиката – Големия адронен колайдер, който беше спрян през септември 2008 г. заради авария, пише РИА Новости.

Специалистите от CERN пуснаха лъч от елементарни частици в двете противоположни посоки по целия 27-километров пръстен на ускорителя. Изпитанието беше успешно, а след Нова година се планира пристъпването към сериозни научни изследвания.

След година престой

„Великолепно е да наблюдаваш как лъчът отново циркулира в колайдера. Имаме още работа, но важният етап вече е минат успешно”, заяви генералният директор на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN) Ролф Хойер.

Големият адронен колайдер, чиято стойност надхвърли 6 млрд. евро, е най-големият в историята ускорител на елементарни частици, създаден за получаване на принципно нови данни за произхода на материята и фундаменталните физични закони. Думата „колайдер” произхожда от английската дума „collide” – „сблъсък”, и означава, че в него се сблъскват летящи в противоположни страни частици.

Създаването на колайдера започна в края на 1990 г., а през септември 2008 г. той беше пуснат тържествено – физиците проведоха първите успешни пускания на сноп протони в две посоки, но само след седмица голяма авария спря ускорителя. Тя беше свързана с излизане на един от магнитите от свръхпроводимо състояние.

Ремонтът на колайдера и неговата модернизация, в частност системата QPS (Quench Protection System) за защита от подобни аварии, отнеха повече от 14 месеца и глътнаха 40 млн. долара.

Завръщането на протоните

В петък вечерта физиците успяха да се върнат там, където бяха преди година – те пуснаха лъч протони по целия пръстен на колайдера в двете посоки – по часовниковата стрелка и обратно.

Пускането на колайдера е плод на титанични усилия. Протоните в ускорителя се движат в противоположни посоки по две вакуумни тръби (beam pipes). В четирите точки, където се сблъскват частиците, се намират четири детектора – ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, чиято цел е изучаването на последствията от сблъсъците.

Не мина обаче без инциденти – по време на преминаването през сектори 5-6 по часовниковата стрелка лъчът протони се докосна до един от магнитите и системата за защита го изведе от свръхпроводимо състояние, което забави работата с 20-30 минути.

„Системата за защита „видя”, че лъчът докосна магнита, и го изведе от свръхпроводимо състояние. Системата QPS сработи коректно, но заради това се наложи да изключим веригата в един от секторите, което доведе до половинчасово забавяне”, заяви пред РИА Новости сътрудникът от Института за ядрени изследвания РАН Зинур Шарифулин.

Така системата за защита още в първите часове след пускането на ускорителя успешно премина „боен тест”. Първо беше пуснат единият лъч да обиколи целия пръстен, а после беше проведен опит с пускането на лъча в двете противоположни посоки.

Успешно сработиха и четирите детектора – учените отчетоха резултати от преминаването на частиците. Това е много важно, тъй като досега детекторите са фиксирали само частици от космически лъчи.

Първите сблъсъци – след седмица

Първите протонни сблъсъци в Големия адронен колайдер могат да бъдат осъществени след седмица-две, заяви специалист на CERN.

Първите сблъсъци ще се осъществят при 450 гигаелектронволта. Това е важно събитие за ускорителя, тъй като по време на първото пускане на колайдера през есента на 2008 г. физиците не успяха да осъществят сблъсък заради аварията.

„Новата физика” – след Нова година

Големият адронен колайдер ще започне да дава нови научни резултати през февруари 2010 г., когато енергията на сблъсък в него ще достигне до 7 тераелектронволта.

След аварията миналата есен ръководството на CERN реши, че при новото пускане на колайдера той първо ще работи с половин мощност – лъчите протони ще достигнат енергия 3,5 тераелектронволта вместо 7.

След това се планира енергията да се покачи до пет тераелектронволта на лъч. След това колайдерът ще бъде спрян, а после отново ще възобнови работа на проектната мощност седем тераелектронволта на лъч.

Хигс бозон и антиматерия

Съвременните представи на физиката за Вселената са непълни. Сегашната теория – т.нар. Стандартен модел – обобщава нашите знания за елементарните частици, тя е проверена в много експерименти, но остават много нерешени въпроси, на които Големият адронен колайдер трябва да отговори.

Сред тях са проблемът за произхода на масата, който не е решен в рамките на Стандартния модел. Отговорът на въпроса защо някои частици са много тежки, а други изобщо нямат маса, може да бъде даден от механизма на Хигс, по името на британския учен Питър Хигс. Според тази теория пространството е запълнено с поле на Хигс и взаимодействайки с него, частиците придобиват маса.

Частиците, които силно взаимодействат с него, са тежки, а тези, които взаимодействат слабо, са леки. Полето на Хигс има минимум една частица, свързана с него – Хигс бозон. Ако тя съществува, то Големият адронен колайдер ще може да я открие.

Освен това устройството ще помогне да се отговори на въпроса за съдбата на антиматерията – защо, ако в момент на голям взрив възниква равно количество материя и антиматерия, в наблюдаваната Вселена няма антиматерия?

Освен това, в рамките на един от експериментите на колайдера, на детектора ALICE ще бъде изследвана кварк-глуонова плазма, която трябва да възникне при сблъсък на ускорени оловни йони.

Учените предполагат, че това е състояние на материята – в първите мигове след Големия взрив е имало само „група” кварки и глуони, които още не са се превърнали в елементарни частици.