Большой адронный коллайдер - кольцевой ускоритель

Большой адронный коллайдер - кольцевой ускоритель заряженных частиц на встречных пучках с кольцом длиной 26,65 км, проходящим под территориями Швейцарии и Франции. Реализация проекта CMS объединит мировой опыт создания и эксплуатации больших экспериментальных установок, накопленный во всем мире на протяжении последних десятилетий. Подобно тому, как открытие атомной структуры, волновых свойств материи и квантовой механики в начале ХХ столетия обеспечило быстрое развитие науки и технологий, результаты экспериментов на LHC не только дадут возможность установить фундаментальные законы физики частиц, но и могут привести к открытиям, которые определят генеральное развитие науки и технологии в XXI веке.

Проект ускорителя задуман как крупномасштабная международная программа. России было предложено участвовать в его создании. Договоренность закреплена в Протоколе об участии в проекте, подписанном 14 июня 1996 г. CERN и Миннауки России по поручению Правительства Российской Федерации. Согласно этому документу российские институты и промышленные предприятия произведут высокотехнологичное оборудование на сумму 200 млн швейцарских франков в течение 10 лет. Финансовый вклад России, определяющий масштаб последующего участия российских физиков в экспериментах на коллайдере, должен составить 133 млн швейцарских франков, а инвестиции CERN и других западных партнеров в Россию - более 66 млн швейцарских франков. Несмотря на то что финансовый вклад России составит менее 5% общей стоимости проекта, реальная доля участия российских физиков в последующих экспериментальных исследованиях на этом уникальном комплексе составит в среднем 16%. Это результат признания значительного интеллектуального и технологического вклада российских ученых в развитие физики высоких энергий вообще и в осуществление проекта LНС, в частности.

Новый ускоритель будет установлен в уже существующем в CERN кольцевом тоннеле, созданном для электронно-позитронного коллайдера LЕР, и станет крупнейшим в мире ускорителем заряженных частиц.

Ввод ускорителя в строй намечен на 2006-2007 гг. На коллайдере будут изучаться столкновения двух пучков протонов с суммарной энергией 14 ТэВ/протон. Эта энергия в миллионы раз больше энергии, выделяемой в единичном акте термоядерного синтеза.

Россия принимает участие как в строительстве ускорителя, создании детекторов, так и в последующих научных исследованиях с их использованием. Координатором проекта от России и стран-участниц RDMS является ОИЯИ (г. Дубна).

На ускорителе LНС планируется проведение экспериментов ATLAS, СМS, ALICE, LНСb, для каждого из которых на кольце ускорителя будет построен свой инструмент - детектор частиц. В центре каждого детектора будут сталкиваться протоны с частотой около 800 млн раз в секунду. Каждое столкновение даст около 10 млн единиц информации. Для обработки этой информации создаются совершенное электронное оборудование и математическое обеспечение, а также разрабатывается новейшая информационная технология GRID.

Детектор СМS - универсальный физический прибор целью которого является регистрация новых частиц высоких энергий. На этом приборе будут проверяться положения "стандартной модели" физики частиц, в частности, механизм Хиггса, согласно которому все частицы приобретают массы при взаимодействии с "хиггсовскими полями", заполняющими все пространство. На детекторе попытаются обнаружить новую частицу (хиггсовский бозон), связанную с этими полями. Будут проверяться следствия теории SUSY - концепции "суперсимметрии" - стоящей за пределами "стандартной модели". Теория SUSY объясняет, почему при разных взаимодействиях могут возникать разные силы, теория также может объяснить наличие "темного" вещества, ответственного за ускорение расширения Вселенной. На детекторе будет проверяться предположение о том, что кварки и лептоны не являются фундаментальными частицами, а также будет производиться поиск новых неизученных явлений. В целом детектор СМS будет иметь 15 млн индивидуальных детекторных каналов, контролируемых мощными компьютерами. Общая масса 12 500 т; высота 15 м; длина 21,6 м, магнитное поле 4 Тл.

В разработке детектора участвуют более 60 научных организаций из 33 стран мира. В июне 1999 г. ассоциированным членом коллаборации СМS стал ГУП ЦВТТ НИКИЭТ. Но еще с 1997 г. ГУП ЦВТТ НИКИЭТ принимает участие в разработке механических конструкций торцевых адронных калориметров совместно с Лабораторией физики высоких энергий ОИЯИ (г. Дубна) и Институтом физики высоких энергий (г. Протвино).

Сложность задачи, поставленной перед ГУП ЦВТТ НИКИЭТ, заключалась в том, что система крепления торцевых адронных калориметров должна обеспечивать точность изготовления и монтажа конструкции весом -300 т на уровне десятых долей миллиметра с учетом деформаций и перемещений под действием как веса, так и больших сил, создаваемых магнитным полем напряженностью 4 Тл. При этом должно быть гарантировано точное позиционирование передней мюонной станции, измеряющей траектории мюонов с точностью до десятка микрон.

В сентябре 1999 г. между Минатомом России, ОИЯИ и Государственным комитетом по науке и технологиям Республики Беларусь был подписан документ "Соглашение по организации технического сопровождения изготовления механических конструкций торцевых адронных калориметров, контролю качества и приемке готовой продукции", в соответствии с которым на ГУП ЦВТТ НИКИЭТ возложена ответственность:

за подготовку полного комплекта рабочей конструкторской документации механической части торцевых адронных калориметров, включая монтажное оборудование;

проведение прочностных расчетов силовых конструкций торцевых адронных калориметров;

входной контроль материалов, из которых изготавливаются детали механических конструкций в соответствии с техническими требованиями;

поставку материалов на ГП "МЗОР" (Республика Беларусь) по согласованному перечню в пределах средств, выделяемых Минатомом России и Минпромнауки России в соответствии с графиком;

приемку готовой продукции.

ГУП ЦВТТ НИКИЭТ поручено разработать технологию монтажа торцевых адронных калориметров в CERN и нестандартное монтажное оборудование. Проделанная работа получила положительное заключение службы технической безопасности CERN.

По итогам выполнения названного выше комплекса работ получен дополнительный заказ CERN на разработку технологии и производство заготовок (плиты и прутки) с повышенными прочностными характеристиками из кремнистой латуни ЛК75-0,5, который выполнен в 2000 г. ГУП ЦВТТ НИКИЭТ, ИЦ ИЦП МАЭ и ОАО "Красный Выборжец" совместно разработали технические условия на производство горячекатаных латунных плит и холоднодеформируемых прутков. Совместно с ОАО "Ижорские заводы" внесены изменения в технические условия на изготовление стальных плит толщиной 134-138 мм из стали 03Х20Н16АГ6. Контроль качества промышленных партий металлопродукции проведен испытательным центром ИЦП МАЭ. Выполнено около 1400 испытаний по определению химического состава и механических свойств при различных нагрузках. Многие результаты испытаний контролировались CERN.

В 2000 г. на ГУП ЦВТТ НИКИЭТ была возложена ответственность за монтаж торцевых адронных калориметров и интерфейсной системы на детекторе CMS. В ноябре 2002 г. успешно осуществлен монтаж первого торцевого адронного калориметра с интерфейсной системой.

С 2000 г. ГУП ЦВТТ НИКИЭТ совместно с Лабораторией физики высоких энергий ОИЯИ участвует в создании передней мюонной станции и оборудования для ее монтажа на детекторе. ГУП ЦВТТ НИКИЭТ уже проведены испытания теплотехнической надежности электроники передней мюонной станции.

Здесь мы приводим интервью с д.ф.-м.н. Владиславом Ивановичем Манько, руководителем проекта ALICE / PHOS на строящемся в ЦЕРН'е (Женева) Большом адронномколлайдере( LHC ). Оригинальная статья находится тут.

Бытует мнение, что ЦЕРН обеспечил работой 650 российских физиков-ядерщиков. Насколько это утверждение верно?

В.И.М. В этом вопросе акценты расставлены несколько неверно. Действительно, российские физики участвуют во всех 4-х экспериментах, запланированных на LHC, а также в сооружении самого коллайдераLHC . Эту возможность им предоставило Правительство Российской Федерации, подписавшее Соглашение с ЦЕРН'ом об участии России в подготовке и проведении экспериментов на LHC. Работу российских физиков в ЦЕРН'е оплачивает Министерство промышленности, науки и технологий России. Разработки и создание оборудования для экспериментов и ускорителя оплачивают два российских министерства – Министерство по атомной энергии и Министерство промышленности, науки и технологий. Так что верно утверждение - Россия вносит серьезный вклад (пока на уровне создания оборудования) в строительство Большого АдронногоКоллайдера в ЦЕРН'е. Единственный крупный физический проект, идущий под руководством российских физиков, это – большой электромагнитный спектрометр ALICE / PHOS для эксперимента ALICE. Но и в других экспериментах в разном объеме также задействованы российские физики. А дальше, после запуска LHC, российские физики в зависимости от завоеванных на сегодняшнем этапе позиций будут проводить эксперименты, вне сомнения, на передовых рубежах науки.

В чем суть экспериментов по проекту ALICE?

В.И.М. Проект ALICE / PHOS осуществляют несколько российских институтов во главе с Курчатовским. Это - ИФВЭ (Протвино), Российский федеральный ядерный центр (Саров) и ОИЯИ (Дубна). Кроме российских, в проекте участвуют ещё 9 институтов из 7 стран.

ALICE (A L arge I on C ollider E xperiment) - единственный эксперимент с тяжелыми ионами на будущем коллайдере LHC (другие 3 эксперимента связаны с физикой элементарных частиц). Главная цель эксперимента – создать в лаборатории сгусток кварк-глюонной плазмы, найти её сигналы и исследовать свойства. Единственный чистый, неискажённый сигнал – это электромагнитное излучение, для исследования которого и предназначается электромагнитный спектрометр ALICE / PHOS. Фазовый переход в кварк-глюонную плазму может произойти при энергиях столкновения тяжелых ядер, которые планируется достичь на ускорителе LHC. Ранее (с 1987 года) эксперименты с кварк-глюонной плазмой проводились в ЦЕРН'е на ускорителе SPS , в настоящее вре- мя они продолжаются в Брукхэйвенской национальной лаборатории ( BNL ) на коллайдере RHIC ( R elativistic H eavy I on C ollider), а затем будут продолжены на новом уровне с помощью детектора ALICE на LHC .

Один из основных параметров при столкновении тяжелых ионов – это энергия в системе центра масс. В ЦЕРНовской программе на SPS эта энергия (т.н. "корень из S") была 17ГэВ на пару нуклонов, на RHIC она составляет 200ГэВ на пару нуклонов, на LHC она составит уже 5.5ТэВ (5500ГэВ) на пару нуклонов. Именно при такой энергии столкновения тяжелых ядер может сформироваться долгоживущий (конечно, по ядерным масштабам) сгусток кварк-глюонной плазмы. И исследовать ее – одна из задач ученых Курчатовского института. В земных условиях кварк-глюонная плазма может быть сформирована только путем столкновения разогнанных до сверхскоростей тяжелых ионов. Кварк-глюонная плазма – это то состояние вещества, в котором находилась наша Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва в течение первых 10-5 секунд. Затем Вселенная стала быстро расширяться, кварк-глюонная плазма перешла в нормальную материю. Сейчас физики пытаются воспроизвести это первоначальное состояние в Земных условиях.

Традиционный вопрос - не случится ли вследствие этого эксперимента образование новой Вселенной и гибель нашей?

В.И.М. Не произойдет. Этот вопрос остро стоял перед запуском RHIC. Дискутировался вопрос, не образуется ли в результате эксперимента черная дыра, в которой погибнет наша Вселенная, или, по меньшей мере, наша Земля. Для снятия опасений была создана специальная комиссия, которая пришла к выводу, что вероятность такого развития событий просто равна нулю, потому что события будут разворачиваться на очень небольших масштабах, образовавшийся сгусток кварк-глюонной плазмы будет иметь масштабы атомного ядра и "жить" очень короткое время. Для Земли ничего страшного не произойдет.

Возвратимся к эксперименту ALICE?

В.И.М. На рис. 1 показано столкновение двух ядер (они на рисунке выглядят не как сферы, а в виде плоских дисков, приобретя такую форму за счет лоренцева сжатия). Теория предсказывает, что переход к состоянию кварк-глюонной плазмы наступит по достижении плотности энергии ~2ГэВ/фм 3 (кубический ферми). Для сравнения, плотность энергии в нормальном ядре 0.17ГэВ/фм3. При превышении нормальной ядерной плотности больше, чем в 10 раз может наступить фазовый переход в состояние кварк-глюонной плазмы. Последняя отличается от нормальной материи тем, что кварки и глюоны в ней являются свободными (тогда как в нормальной материи имеет место явление конфайнмента, т.е. ни кварки, ни глюоны свободно не существуют).

Ядра на подлёте друг к другу. Из-за огромных скоростей, близких к световым, происходит их лоренцево сжатие в продольном направлении, и поэтому они выглядят как плоские диски.

Начальная фаза столкновения. Происходят жёсткие столкновения, создаётся огненный сгусток экстремально возбуждённой материи. При условии, что превышена критическая плотность энергии (> 2ГэВ/фм 3) или, другими словами, превышена критическая температура (200МэВ), происходит фазовый переход в кварк-глюонную плазму. Из сгустка вылетают только фотоны, для которых длина свободного пробега много больше размеров сгустка.

Расширение и охлаждение сгустка. При понижении температуры до критической происходит обратный переход из кварк-глюонной плазмы в обычную адронную материю. На всех этапах этой эволюции продолжают вылетать рождающиеся фотоны. Адроны, имеющие длину свободного пробега значительно меньше размеров сгустка, испытывают перерассеяния и меняют свои характеристики в ходе эволюции сгустка.

Завершающая фаза эволюции сгустка (замораживание – freeze-out). Размеры сгустка становятся больше длины свободного пробега для сильного взаимодействия. Все взаимодействия прекращаются, характеристики адронов больше не меняются (состояние системы "замораживается»"). Начинается разлёт адронов (часть из них или продукты их распадов попадают детекторы)

Экспериментальная база для формирования кварк-глюонной плазмы в Земных условиях – это три ускорителя в мире. Два уже существуют (ускоритель SPS в ЦЕРН'е, на котором ядерная программа пошла с 1987 года; затем RHIC в BNL, запущенный в 2000 году), один строится ( LHC в ЦЕРН'е). На коллайдере RHIС энергия пучков 100ГэВ на нуклон, при столкновении в центре масс получается 200ГэВ на нуклонную пару, в LHC – энергия пучков 2750 ГэВ/нуклон, что соответствует 5500ГэВ на пару нуклонов в системе центра масс. На SPS - неподвижная мишень, энергия пучка ядер свинца 160ГэВ на нуклон, но из-за неподвижности мишени в итоге получается 17ГэВ на пару нуклонов в системе центра масс. Все эти эксперименты очень дорогие, проводятся на уникальных ускорителях только в рамках крупных международных проектов, и Россия участвует во всех.

Какова специфика, привносимая в эксперименты именно Курчатовским институтом?

В.И.М. У Курчатовского института сложилась уникальная специализация - физика фотонов, рождаемых при столкновениях ускоренных тяжелых ядер. Фотоны представляют собой очень важный, уникальный инструмент такого рода исследований по одной простой причине. Фотоны испускаются из сгустка непосредственно в момент их рождения без дальнейшего взаимодействия. Дело в том, что фотоны взаимодействуют только электромагнитным образом, их сечение взаимодействия мало, и, следовательно, их длина свободного пробега намного превышает размеры сгустка. Поэтому они вылетают из сгустка в момент своего образования, и тем самым несут неискажённую информацию о его свойствах. Эволюция здесь такая – образуется сгусток плазмы, он постепенно расширяется, охлаждается, в конце концов, его размеры становятся таковыми, что прекращается всякое взаимодействие, и частицы, которые родились при столкновении, разлетаются и доходят до детектора. Родившиеся адроны следуют за эволюцией системы, несут информацию только о последней стадии, когда все остыло (условно остыло, там тоже высокие температуры порядка 90МэВ). Поэтому при регистрации адронов трудно извлечь информацию о ранних стадиях. Тогда как фотоны испускаются на разных стадиях эволюции, следят за эволюцией, и, измеряя температурный спектр фотонов, можно установить и начальную температуру, и дальнейший ее ход.

Курчатовский институт участвовал в исследованиях, связанных с кварк-глюонной плазмой с самого начала исследований, и с самого начала выбрал для себя физику фотонов. Сначала мы построили большой электромагнитный спектрометр, в котором было 10000 детекторов на базе свинцовых стекол.

Где был установлен этот спектрометр?

В.И.М. Спектрометр сначала был установлен на SPS (ЦЕРН). В 1997 году он переехал на RHIC и сейчас вошел в состав эксперимента PHENIX в BNL. Это до сих пор - один из самых больших спектрометров в мире. С его помощью был получен фундаментальный результат – измерен спектр прямых фотонов (опубликован в Phys. Rev. Lett. в 2000 г., это – первый и пока единственный в мире результат). Дело в том, что обнаружение прямых фотонов - очень трудная задача. У них небольшие и сечение возникновения (в результате их рождается очень мало), и сечение взаимодействия. Но в процессе столкновения рождается много адронов, p0-мезонов. Последние, распадаясь, дают два фотона, что создает огромный неустранимый физический фон при регистрации прямых фотонов. Наш спектрометр, благодаря высокой чувствительности, зарегистрировал именно трудно уловимые прямые фотоны.

Таким образом, наша специализация – физика фотонов в столкновениях ядер сверхвысоких энергий. Естественно, мы с этой же физикой вошли и в эксперимент ALICE, в котором специально для этих исследований создается новый фотонный спектрометр PHOS (P HOton S pectrometer) . Проект идет под руководством Курчатовского института. Для этого спектрометра мы выбрали в качестве сцинтиллятора кристаллы вольфрамата свинца PbWO 4 (PWO).

Почему выбраны именно кристаллы вольфрамата свинца?

В.И.М. А дело в том, что для такого рода исследований необходим материал детектора, у которого был бы минимально возможный радиус Мольер и минимальная радиационная длина, чтобы детектор был компактным (для возможности размещения вблизи точки столкновений). Существенное значение имеет радиус Мольер, который определяет поперечный размер электромагнитного ливня. Мольер долго занималась свойствами электромагнитных ливней и ввела понятие радиуса Мольер. Дело в том, что, когда в любой материал попадает фотон высокой энергии, он рождает, как известно, электрон-позитронную пару. Дальше эта пара начинает тормозиться, рождает т.н. тормозные фотоны, и фотоны опять порождают пары – начинается лавинный процесс, т.н. электромагнитный ливень. Этот ливень как раз и преобразуется в сцинцилляционных кристаллах во вспышку света. Точнее, электроны и позитроны начинают возбуждать атомы среды, в которую они попали. Если это – не сцинциллятор, то возбуждается черенковское излучение (так, в свинцовых стеклах мы наблюдаем черенковское излучение). В итоге электромагнитный ливень покрывает в детекторе некоторое пространство. А поскольку в процессе столкновения рождается огромное количество частиц, и если это число частиц попадает на ваш кристалл, он просто "засвечивается", и вы ничего не обнаруживаете. Как раз поперечный размер ливня определяется радиусом Мольер, и нужно выбрать материал с минимальным радиусом Мольер. Тогда вы можете поставить детектор максимально близко к событию, в частности в случае ALICE это – 4.5 метра.

Выбор материала кристалла мы сделали в 1993 г., просмотрев очень много материалов, остановились на PWO. К тому времени это был совершенно новый кристалл, разработанный впервые в Советском Союзе, в Харькове (по-моему), хотя, может быть, разработки велись и в других организациях. Мы на него поставили. Он отвечал двум основным требованиям – он тяжелый (чтобы иметь подходящий радиус Мольер) и является сцинциллятором (т.е. дает максимально яркую вспышку света).

Как развивались события после выбора подходящего для детектора кристалла?

В.И.М. В 1993 году на разработку технологии выращивания кристалла PWO мы получили грант INTAS, и уже тогда много сделали совместно с харьковским предприятием "Монокристалл". Параллельно технология выращивания кристаллов PWO была поставлена на богородицком заводе при участии ИФТТ РАН, Курчатовского института и ряда других институтов (о чем ПерсТ сообщал в вып. 19 с.г.). Богородицку во многом помогли финансовые вливания со стороны ЦЕРН'а через грант МНТЦ – 13 млн. долл. К этому времени этот же кристалл был утвержден для другого церновского детектора CMS (C ompact M uon S olenoid ), на который необходимо было 80 тыс. кристаллов (на ALICE требуется 20 тысяч). Поначалу и CMS, и ALICE обеспечивались кристаллами из Богородицка (мы исследовали богородицкие кристаллы на своем оборудовании). Но в 1999 г. стало ясно, что богородицкий завод не может произвести кристаллы для обоих экспериментов в требуемые сроки (оба эксперимента должны быть запущены в одном и том же году – 2007). Западные физики из CMS, обеспечившие получение гранта МНТЦ, жестко поставили условие обеспечения в первую очередь эксперимента СMS, т.к. это был их вклад в этот эксперимент. В результате оказались под угрозой полного срыва сроки подготовки детектора для эксперимента ALICE.

Тогда мы вспомнили о новом заводе в Апатитах, который сейчас называется "Северные кристаллы". Этот завод к 1989 г. успели построить, но так и не запустили. В своё время непосредственное отношение к строительству завода имел Президент Курчатовского центра академик Е.П.Велихов. К сожалению, прекрасное оборудование, завезенное на завод, даже не успели распаковать, а тем более запустить. Завод простоял (точнее, "пролежал") без работы до 1999 года. К 2001 году мы его реанимировали и в 2002 г. уже поставили в ЦЕРН первые 500 высококачественных кристаллов PWO. Здесь необходимо подчеркнуть, что восстановление завода "Северные кристаллы" в Апатитах, развитие и оптимизация технологии, развёртывание массового производства кристаллов для эксперимента ALICE - всё это стало возможным только благодаря Министерству по атомной энергии Российской Федерации, которое оказало и продолжает оказывать определяющую финансовую поддержку РНЦ "Курчатовский Институт".

Большую роль в становлении технологии сцинцилляционных кристаллов в Апатитах сыграл Станислав Феликсович Бурачас - один из самых крупных специалистов по неорганическим сцинцилляционным монокристаллам, с которым Курчатовский институт еще в 1993 году ставил технологию на харьковском «Монокристалле». Бурачас согласился переехать в Аппатиты и быстро поставил там технологию производства кристаллов PWO. Он и сейчас работает на этом заводе. В 2000 г. на завод пришло новое руководство, которое сыграло определяющую роль в преодолении ряда трудных организационных проблем, возникших при восстановлении завода.

Сейчас работа идет в тесной кооперации. В Курчатовском центре организован аттестационный центр, одна из задач которого 100% контроль всех монокристаллов. Контролируются оптические характеристики кристаллов (световыход, зависимость световыхода от времени, прозрачность), радиационная стойкость. В результате совместных усилий удалось существенно повысить световыход кристаллов, повысить их радиационную стойкость. В основе технологии, как и в Богородицке – метод Чохральского, но многие &quotknow-how" принадлежат "Северным кристаллам". Оба российских производителя – богородицкий завод и "Северные кристаллы", имеют одинаково высококачественные кристаллы. Посмотрите на фотографию (рис.2) наших кристаллов, произведенных заводом "Северные Кристаллы" (это фото обошло многие зарубежные научные издания). Такими кристаллами, продуктами высоких российских технологий, можно гордиться!

Апатиты обеспечат плановые сроки поставок кристаллов для ALICE?

В.И.М. Да, былое напряжение снято. На сегодня мы уже отправили в ЦЕРН 3600 кристаллов, количество, достаточное для изготовления первого модуля (всего их должно быть 5). Наша задача в следующем году обеспечить сборку этого модуля. Мы уже изготовили прототип детектора на 256 каналов, который успешно прошел предварительные испытания, в том числе и на пучках ускорителя в ЦЕРН.

По проекту ALICE / PHOS будет изготовлено 5 детекторных модулей, внутри каждого 3584 кристалла PWO. Для увеличения световыхода спектрометр будет охлаждаться до температуры -25? С, достигаемой без больших затрат. Вся система охлаждения делается в Сарове.

"Северные кристаллы" – один из самых больших российских заводов-производителей монокристаллов. На нем имеется 180 ростовых установок, из них 35 – выполняют заказ ALICE, обеспечивая производство 300 кристаллов в месяц (расширение упирается в финансы). Эта производительность позволит нам в плановые сроки обеспечить создание своего детектора. В 2006 году мы должны установить детектор на пучок и в 2007 году приступить к захватывающим экспериментам.

Фотоны в ALICE – это наше всё?

В.И.М. Проект ALICE / PHOS (и создание оборудования, и планирование будущих экспериментов) идет под руководством российских физиков. Кристаллы PWO для электромагнитного спектрометра ALICE / PHOS – главный вклад России в эксперимент ALICE. Решающую роль в его обеспечении играет МинАтом, который вносит определяющий финансовый вклад. Значительные средства предоставляют также Минпронауки и Курчатовский центр. После контроля всех кристаллов в Курчатовском аттестационном центре они отправляются в ЦЕРН, где также работает наша группа физиков, занятых контролем кристаллов непосредственно на пучках и сборкой детектора.

Свет от сцинциллятора регистрируется лавинными полупроводниковыми фотодиодами, которые предоставляются японскими участниками проекта. Как уже было упомянуто, в проекте участвуют учёные ещё 7 стран, но основа детектора – кристаллы вольфрамата свинца создаются в России, и весь проект идёт под руководством российских учёных.

Так что, ответ на вопрос звучит скорее так – "Фотонная физика в ALICE – вся наша!".

Хотите принять участие в распределенных вычислениях, тогда, Вам сюда:

https://boinc.ru/

100-километровому суперколлайдеру быть! Что нас ждёт за пределами известной физики?

Решение о том, чтобы построить #суперколлайдер , было единогласно одобрено Советом #церн 19 июня после утверждения плана независимой группой экспертов в марте. Согласно этому плану, первое столкновение электронов с их античастицами, позитронами, произойдёт ближе к середине текущего века. То есть мы сможем непосредственно наблюдать, как сталкиваются материя и #антиматерия . Одной из основных целей первой части проекта является #бозон хиггса , а если совсем точно, то его свойства. Во второй половине столетия будет создан протон-протонный ускоритель, для чего предполагается достичь энергии столкновения 100 тераэлектронвольт (ТэВ) (в БАК она равна 16 ТэВ).

Целью второго этапа станет поиск новых частиц или сил природы, а также расширение или, возможно, замена нынешней стандартной модели физики частиц. Начать строительство, согласно одобренному 19 июня документу, предполагается в 2038 году. Правда, проекту придётся преодолеть несколько серьёзных проблем.

Первая проблема — финансирование. Для строительства потребуется, как минимум, $21 миллиард, что совершенно выходит за рамки регулярного бюджета, который CERN получает от государств-членов. Было даже высказано предположение о создании новой мировой научной организации, в которую войдут европейские страны, а также Япония, Китай и США.

Другая проблема заключается в том, что огромная часть технологий, которые потребуется для ускорителя второго этапа, ещё не разработаны. Хотя здесь есть и положительный момент — эти технологии станут предметом интенсивного изучения на ближайшие десятилетия. До создания нового коллайдера CERN будет продолжать эксплуатировать модернизированную версию нынешнего под названием High Luminosity LHC, который в настоящее время строится, а ориентировочно с 2024 года начнётся, собственно, модернизация, которая продлится около 2,5 лет. Так почему вообще коллайдер?

Дело в том, что на сегодняшний день у нас нет столь же надёжного эквивалентного способа искать ответы на вопросы мироздания. В конце концов, именно ускоритель частиц может помочь открыть антиматерию, которая позволит нам путешествовать между звёздами. Вполне вероятно, что в итоге мы дойдём и до строительства коллайдера космических масштабов, но для начала надо достичь текущую цель

Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила о новых данных, полученных при анализе частицы X(3872). Частица была обнаружена в 2003 г. в эксперименте Belle (KEK, Исследовательская организация ускорителей высоких энергий, Япония), но до сих пор специалистам не удалось прийти к единому мнению о кварковой структуре этой частицы. Участникам эксперимента LHCb удалось с лучшей в мире точностью измерить ширину и массу X(3872), а также сделать некоторые предположения о ее природе. Эксперименты на детекторе КЕДР электрон-позитронного коллайдера ВЭПП-4М ИЯФ СО РАН помогли специалистам CERN с высокой точностью измерить один из параметров X(3872). Результаты опубликованы на сайте ЦЕРН.

«Как правило, если какая-то частица открыта, то уже через пару лет у специалистов появляется понимание, что она из себя представляет. Исследование X(3872) уникально в том смысле, что на протяжении уже семнадцати лет с ее открытия у нас все еще нет представления о ее внутренней структуре, – рассказал сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова НИЦ «Курчатовский институт» (ИТЭФ), кандидат физико-математических наук Иван Беляев. – Нам были известны лишь ее довольно необычные свойства. Во-первых, при большой массе X(3872) ее ширина настолько маленькая, что мы практически не видели ее, а, во-вторых, ее масса совпадает с суммой масс двух других частиц – D0 и D*0 (D-ноль-мезон и возбужденный D-ноль-мезон)».

Частица X(3872) очень интересна специалистам. Статья, в которой сообщалось об открытии этого состояния, высокоцитируемая, на нее дается свыше 1700 ссылок. Это самая цитируемая работа эксперимента Belle. При этом для подобных экспериментальных работ уже 500 ссылок считается рекордом.

«Гипотез о природе частицы X(3872) довольно много, но основных три, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, участник коллаборации LHCb, доктор физико-математических наук Семен Эйдельман. – Например, гипотеза тетракварка предполагает, что частица состоит из c кварка и анти-c кварка, а также пары легких кварка и антикварка (u или d). Другая гипотеза описывает X(3872) как молекулу... Третья гипотеза, которую выдвинул выдающийся российский и американский физик-теоретик Михаил Волошин (Университет Миннесоты), называется адрочармоний – состояние, в центре которого связанные c и анти c кварки, а вокруг них облако легких пи-мезонов, то есть совокупность легкого адрона и чармония». Семен Эйдельман пояснил, что сегодня физическое сообщество склоняется к мнению, что X(3872) – это и обычное связанное состояние c кварка и анти c кварка, и молекула одновременно.

Полный текст новости, понятный только специалистам, можно прочесть по ссылке