Большой адронный коллайдер впервые столкнул пучки протонов на высокой энергии

Ученым Европейского центра ядерных исследований (CERN) во вторник после двух неудачных попыток все же удалось успешно начать серию исследований на Большом адронном коллайдере (БАК) и зафиксировать первые столкновения пучков протонов на высокой энергии.

Как стало известно ИТАР-ТАСС, заряженные частицы, циркулирующие в обоих направлениях 27-километрового туннеля коллайдера, столкнулись во вторник днем на рекордной энергии 7 тераэлектронвольт. По информации РИА "Новости", такая энергия в три раза превышает предыдущие показатели.

- Какие научные проблемы будут решать при помощи БАК
- Причиной неудачного запуска БАК стал сбой в энергосистеме Женевы

Зафиксированные столкновения пучков протонов фактически положили старт программе физических исследований на ускорителе стоимостью 10 млрд франков (9 млрд долларов), установленном на 100-метровой глубине на границе Швейцарии и Франции. Как стало известно, сотрудники CERN, среди которых есть российские ученые, в главной контрольной комнате приветствовали это достижение аплодисментами.

Таким образом двухгодичной сеанс набора статистики на суммарной энергии 7 тераэлектронвольт успешно начался. Ученые проведут этот сеанс на половине проектной энергии БАК, составляющей 14 тераэлектронвольт. После аварии ученые опасаются использовать всю мощность БАК, и до конца 2011 года прибор будет работать на половинной энергии.

Какие научные проблемы будут решать при помощи БАК

Физики надеются провести эксперименты, которые дадут новые знания о строении материи. При помощи БАК ученые постараются обнаружить "бозон Хиггса", который, вероятно, поможет раскрыть тайны происхождения Вселенной. Все усилия будут направлены на воссоздание условий, существовавших 13 миллиардов лет назад в первые секунды после Большого взрыва, который привел к возникновению Вселенной.

В частности, на коллайдере будет исследоваться кварк-глюонная плазма, которая должна возникать при столкновении разогнанных в ускорителе ионов свинца. По мнению ученых, именно такое состояние наблюдалось в первые мгновения после Большого взрыва.

"Бозон Хиггса" назван по имени профессора Питера Хиггса, который в 1964 году разработал гипотезу о существовании этой "божественной частицы". Согласно этой гипотезе, Вселенная пронизана незримым полем, состоящим из бозонов - частиц, с помощью которых материя обретает массу и форму. Когда элементарные частицы движутся сквозь это поле, бозоны как бы "прилипают" к некоторым из них, увеличивая массу, другим же позволяют свободно лететь.

При помощи БАК ученые также коснутся проблемы антиматерии – постараются ответить на вопрос, почему антиматерии во Вселенной нет, несмотря на то, что в момент Большого взрыва возникло равное количество материи и антиматерии.

Причиной неудачного запуска БАК стал сбой в энергосистеме Женевы

Как стало известно, две неудачные попытки запуска БАК на высокой энергии объяснялись внешними факторами. Как заявил РИА "Новости" руководитель международного эксперимента LHCb (The Large Hadron Collider Beauty experiment) Андрей Голутвин, проблемы были связаны не с CERN – их вызвал небольшой сбой в энергосистеме Женевы.

Напомним, что попытки ученых провести столкновения протонов проводятся впервые после установки новой усиленной современной системы безопасности магнитов и криогенных систем. По словам Голутвина, сбой в энергосистеме произошел в ходе увеличения подачи энергии, когда пучки циркулировали в кольце коллайдера. Новая система защиты, которая после выхода из строя коллайдера в 2008 году стала чувствительнее к отклонениям в 300 раз, стало причиной потери пучка протонов.

Как отметил российский ученый, ночью при проверке к запуску все системы работали отлично. После двух сбоев около 12 часов (14:00 по Москве) в кольцо БАК были вновь введены протоны и снова началось постепенное увеличение мощностей.

Напомним, что Большой адронный коллайдер был вновь запущен 20 ноября 2009 года после серьезной аварии в сентябре 2008 года. Проектирование БАК началось в конце 1990-х годов, в сентябре 2008 года прибор стоимостью 6 млрд евро был торжественно запущен. Однако всего через неделю установка сломалась - один из магнитов коллайдера вышел из сверхпроводящего состояния.

Ученые пришли к выводу, что причиной аварии стали дефектные электрические контакты, соединяющие сверхпроводящие кабели. В некоторых из них между медными стабилизаторами и сверхпроводящим кабелем обнаружились пустоты. При высокой силе тока сопротивление контактов росло, температура контактов поднялась. В результате, кроме отказа магнита, также произошло повреждение трубопроводов криогенной системы, сброс жидкого гелия в туннель, нарушение герметичности.

Целый год специалисты CERN проводили работы по повышению надежности электрических соединений между системой питания магнитов и устанавливали систему защиты QPS, которая предохраняет сверхпроводящие магниты от подобных аварий. В ноябре 2009 года БАК был отремонтирован, модернизирован и запущен заново. С тех пор ученые поставили несколько рекордов энергии протонов, циркулирующих по кольцу БАК.