История строительства и эксплуатации Большого адронного коллайдера

27-километровый подземный туннель, предназначенный для размещения ускорителя БАК

История строительства и эксплуатации LHC — перечень основных этапов монтажа, наладки и эксплуатации оборудования Большого адронного коллайдера.

Содержание

Строительство

 
Подземный зал, в котором смонтирован детектор ATLAS (октябрь 2004 года)

Идея проекта Большого адронного коллайдера родилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Его строительство началось в 2001 году, после окончания работы предыдущего ускорителя — Большого электрон-позитронного коллайдера[1].

Испытания и эксплуатация

2008 год

11 августа 2008 года успешно завершена первая часть предварительных испытаний[2][3]. Во время испытаний пучок заряженных частиц прошёл чуть более трёх километров по одному из колец БАК. Таким образом, учёным удалось проверить работу синхронизации предварительного ускорителя, так называемого протонного суперсинхротрона (SPS), и системы правой доставки луча. Эта система передаёт в основное кольцо разогнанные пучки таким образом, что они начинают двигаться по кольцу по часовой стрелке. В результате испытаний удалось оптимизировать работу системы.

24 августа прошёл второй этап испытаний[3]. Была протестирована инжекция протонов в ускорительное кольцо БАК в направлении против часовой стрелки[4].

10 сентября был произведён официальный запуск коллайдера. В 12:24:30 по московскому времени[5] (по официальной информации, в 12:28 по московскому времени[6]) запущенный пучок протонов успешно прошёл весь периметр коллайдера по часовой стрелке. В 17:02 по московскому времени[7] запущенный против часовой стрелки пучок протонов также успешно прошёл весь периметр коллайдера[3].

12 сентября, примерно в 00:30 по московскому времени, команде БАК удалось запустить и непрерывно удерживать циркулирующий пучок в течение 10 минут. Чуть позже пучок был запущен вновь и циркулировал уже непрерывно, прерываясь лишь в случае необходимости. На этом задача по установлению циркулирующего пучка завершилась, и физики приступили к подробным тестам магнитной системы[8]. Также компьютерную сеть Церна взломала группа хакеров из Греции, получив доступ к серверам CMS[3].

19 сентября, в 14:05 по московскому времени, в ходе тестов магнитной системы сектора 3-4 (34) произошёл инцидент, в результате которого БАК вышел из строя[9]. Согласно данным предварительного расследования, подтверждённым и детализированным позднее, один из электрических контактов между сверхпроводящими магнитами расплавился под действием возникшей из-за увеличения силы тока электрической дуги, которая пробила изоляцию гелиевой системы охлаждения (криогенной системы), что привело к выбросу около 6 тонн жидкого гелия в туннель и, как следствие, резкому росту температуры. Для восстановления криогенной системы потребуется вернуть этот участок ускорителя к комнатной температуре, а после ремонта — охладить его снова до рабочей температуры.

23 сентября официальный представитель ЦЕРНа сообщил, что БАК возобновит работу не раньше весны 2009 года[10].

16 октября ЦЕРН распространил пресс-релиз, в котором описываются промежуточные результаты расследования инцидента, произошедшего 19 сентября[11]. Подробная техническая информация представлена в четырёхстраничном отчёте[12].

21 октября состоялась торжественная церемония официального открытия (инаугурация) БАК[13].

29 октября, в ходе восьмого заседания Комиссии по работе LHC (LHC Performance Committee), Роберто Сабан (Roberto Saban) озвучил подробности, касающиеся сектора 3-4 ускорительного кольца LHC, который пострадал во время сентябрьской аварии. Докладчик показал схему повреждённого участка ускорительного кольца, на которой было отмечено, насколько сместились те или иные магниты во время аварии. Новый анализ показал, что поднимать на поверхность для ремонта потребуется в 2-3 раза больше магнитов, чем было заявлено первоначально (речь уже идёт как минимум о полусотне магнитов и так называемых коротких прямых участков). Был разработан план действий для того, чтобы к концу декабря 2008 года поднять на поверхность все магниты, требующие ремонта. Кроме того, оказалось, что на внутренних стенках вакуумных труб осели частички металлов (прежде всего, меди и нержавеющей стали) и некоторых других материалов (стекловолокна), выброшенные в вакуумную трубу в момент аварии. Они достаточно крупные, размером в десятки микронов, и от них необходимо избавиться, поскольку они будут мешать движению протонных пучков. Прошла чистка и были разработаны более надёжные крепления к полу и новая сеть клапанов, предотвращающих слишком сильный рост давления внутри криостатов в случае аварийной ситуации. Именно из-за резко возросшего давления, в конечном счёте, и произошло повреждение магнитов[14]. По последним данным[15], при благоприятном исходе ремонтных работ возобновление работы БАК произойдёт в июле 2009 года.

На следующем этапе испытаний будут производиться одновременные запуски пучков навстречу друг другу, чтобы наблюдать, что происходит при их «лобовых» столкновениях. Затем частицы будут сталкиваться на более высоких энергиях. Выход на энергию 14 ТэВ протон-протонного столкновения намечен на 2009 год.

2009 год

  • 9 февраля 2009 года состоялось заседание директората ЦЕРНа, на котором был одобрен план работы БАК в 2009—2010 годах[16]. В соответствии с утверждённым расписанием, коллайдер будет охлаждён до рабочей температуры в августе, пучки начнут циркулировать в конце сентября, столкновения протонов начнутся в октябре. Но в середине июля 2009 года в секторах 8-1 и 2-3 обнаружена новая неисправность — недостаточная герметичность гелиевой криогенной системы. Поскольку все остальные ремонтные работы ведутся в срок, сейчас ожидается, что коллайдер будет готов к работе в середине ноября 2009 года. Главный пункт утверждённого плана: БАК будет работать непрерывно вплоть до осени 2010 года, в том числе и в течение зимы (не считая небольшой рождественской паузы). В 2010 году также возможно выделение времени и для экспериментов по столкновению ядер[17].
  • 6 августа 2009 года появилось официальное сообщение, в котором говорится, что коллайдер заработает на энергии в 3,5 ТэВ на протон. Таким образом, полная энергия протон-протонных столкновений поначалу составит 7 ТэВ, что ниже не только проектной энергии 14 ТэВ, но и обсуждавшейся в последнее время первоначальной энергии 10 ТэВ[18].
  • 16 октября 2009 года завершено охлаждение всех восьми секторов коллайдера, их температура установилась на отметке 1,9 К[19].
  • 23-25 октября 2009 года — впервые с момента аварии были проведены испытания БАК. Пучки протонов и ионов свинца были запущены в ускорительное кольцо, по которому прошли несколько километров. Ожидается, что к 19 ноября все испытания будут завершены и протонные пучки пройдут уже по всему кольцу. Энергия пучков составит 3,5 ТэВ на протон, что составляет примерно половину от максимально возможной[20].
  • 17 ноября 2009 года — последние тесты сверхпроводящих магнитов, системы безопасности и всей инфраструктуры. 98 % всех сильноточных электрических цепей уже прошли испытания для работы на энергии протонов 1,2 ТэВ — именно такой энергией физики планируют ограничиться в 2009 году[21][22][23][24].
  • 20 ноября 2009 года — впервые после аварии 19 сентября 2008 года пучок протонов успешно прошёл по всему кольцу Большого адронного коллайдера[25].
  • 23 ноября 2009 года — Европейский центр ядерных исследований объявил о том, что впервые на БАК было проведено столкновение пучков протонов, двигающихся со скоростями, близкими к скорости света, с суммарными энергиями порядка 900 ГэВ[26].
  • В ночь с 29 на 30 ноября учёные довели энергию каждого из пучков протонов до значения 1180 ГэВ. Таким образом, БАК стал самым мощным ускорителем протонов в мире[27].
  • Утром 7 декабря БАК был остановлен из-за проблем в системе охлаждения[28].
  • 9 декабря 2009 года — столкновения пучков протонов на рекордной энергии — 2,36 ТэВ[29].
  • 16 декабря 2009 года — БАК остановлен на период рождественских каникул[30].

Сеанс Run 1: 2010—2012 годы

Сеанс Run 1 был начат на половинной энергии протонов — 3,5 ТэВ вместо семи[31].

2010 год

  • 4 января 2010 года — возобновились технические работы на БАК после рождественских каникул[32].
  • 28 февраля 2010 года — после окончания некоторых технических и профилактических работ в коллайдере, работа возобновилась на пониженных энергиях (порядка 450ГэВ)[33].
  • 18 марта энергия пучка протонов доведена до 3,5 ТэВ[34].
  • 30 марта состоялись столкновения протонов с суммарной энергией 7 ТэВ[35]. Начался первый длительный сеанс научной работы БАК.
  • На 22 апреля 2010 года собрана статистика, позволяющая уточнить для случая недоступной ранее энергии протон-протонных столкновений ряд параметров, плохо вычислимых из первых принципов. В частности, оценено количество заряженных частиц, рождающихся в столкновении, а также их распределение по псевдобыстроте[36]. Эти данные позволят более эффективно наладить анализ данных, поступающих с детекторов.
  • 24 июня показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов[37].
  • 19 августа получено ограничение на энергию возбуждённых состояний кварков для моделей, где такие состояния существуют[38].
  • 19 сентября эксперимент LHCb представил первые данные по рождению прелестных мезонов[39].
  • 22 сентября обнаружен новый физический эффект, не предсказанный существующей теорией. Среди сотен частиц, которые рождаются при столкновении протонов, обнаружились пары, движения которых связаны друг с другом[40]. Тем не менее данный эффект не стал для экспериментаторов полной неожиданностью, поскольку очень похожий эффект был обнаружен в 2007 году в столкновении ядер на коллайдере RHIC[41]. В случае столкновений ядер предлагается следующее объяснение. Летящие с околосветовой скоростью ядра сильно сплющиваются в продольном направлении и выглядят скорее «блинами», чем «шариками». В первый момент после столкновения два ядра-«блина» пролетают друг сквозь друга, но столкновение не проходит для них незаметным, и в пространстве между ними возникает совершенно особое состояние материи, которое получило название «глазма», glasma (англ.), и из которого затем получается комок кварковых и глюонных полей. Теоретические расчёты показывают, что в «глазме» глюонные силовые поля формируются между двумя пролетевшими ядрами в виде продольных трубок. Каждая такая трубка растянута в большом диапазоне по полярным углам, но имеет фиксированный азимутальный угол. Эта трубка получается вытянутой вдоль потому, что именно в этом направлении движутся частицы. Когда она распадётся на частицы, то они в момент рождения оказываются автоматически скоррелированными по азимутальному углу[42][43].
  • 24 сентября на детекторе CMS впервые зарегистрировано парное рождение Z-бозонов. Это событие может быть связано с бозоном Хиггса, который может образовываться в ходе столкновений протонов. Он должен распадаться на ряд других частиц, в частности Z-бозоны, которые могут быть зарегистрированы детекторами коллайдера. Непосредственно Z-бозоны детекторы зафиксировать не могут из-за чрезвычайно короткого времени жизни этих элементарных частиц (около 3⋅10−25 секунды), однако они могут «поймать» мюоны, в которые превращаются Z-бозоны. CMS зарегистрировал рождение четырёх мюонов. Тем не менее, как отмечают учёные, одного подобного события недостаточно, чтобы делать определённые выводы: чтобы доказательно говорить о рождении бозона Хиггса, необходимо зарегистрировать множество событий рождения пар Z-бозонов[44][45][46].
  • 4 октября начались эксперименты с 200 сгустками на пучок. Светимость БАКа в таком режиме работы превысила 6⋅1031 см−2с−1, то есть возросла в 10 000 раз с момента первых столкновений на полной энергии 7 ТэВ[47].
  • 4 ноября закончились эксперименты в 2010 году в режиме протон-протонных столкновений. В течение последней недели октября эксперименты велись с 368 сгустками на пучок. Пиковая светимость достигала значений 2⋅1032 см−2с−1, а за один ночной сеанс набора данных накапливалась интегральная светимость около 6 пикобарн−1[48]. Полная интегральная светимость, накопленная в основных детекторах коллайдера к ноябрю, составляет примерно 50 пикобарн−1, в то время как первые научные данные, представленные в июле на ICHEP-2010 (главной конференции года по физике элементарных частиц), базировались на светимости 0,2 пикобарн−1. Накопленная к настоящему времени статистика обрабатывается, и соответствующие научные результаты будут представлены на зимних и весенних конференциях 2010—2011. Сразу после завершения протон-протонных столкновений БАК переключился на столкновения тяжёлых ионов (ионов свинца); в таком режиме он проработает примерно до рождественских каникул, затем последует остановка, а в январе 2011 года возобновятся эксперименты с протонными пучками[49][50]. Первые тестовые запуски ионных сгустков начались во второй половине дня[51].
  • 7 ноября зарегистрированы столкновения ядер с полной энергией 5,74 ТэВ в трёх основных детекторах — ATLAS, CMS и специально адаптированном под ядерные столкновения детекторе ALICE[51].
  • 14 ноября количество сгустков в каждом из двух встречных ионных пучков доведено до 121 (проектная величина — 592), а мгновенная светимость достигла 2⋅1025 см−2с−1 (2 % от проектной величины). Столь быстрый рост количества сгустков (за неделю) связан с тем, что магнитная система ускорителя и система безопасности были тщательно настроены и отлажены во время протонных сеансов работы. С другой стороны, не столь высокий уровень светимости по сравнению с протон-протонным режимом работы не является критичным для тех вопросов, которые будут изучаться в режиме ядерных столкновений. Самой важной характеристикой является частота интересных столкновений[48]. В протонных столкновениях интересные события происходят редко и имеют сечение меньше нанобарна, что при светимости 1032 см−2с−1 даёт не более нескольких событий в минуту, но для изучения кварк-глюонной плазмы в ядерных столкновениях достаточно почти каждого прямого соударения двух ядер, имеющего сечение примерно 8 барн, поэтому частота интересных событий достигает десятка в секунду[52].
  • 18 ноября в arXiv.org появились две статьи коллаборации ALICE. В этих статьях изложены первые результаты, полученные в столкновениях ядер свинца. В одной из них речь идёт об общем количестве частиц, рождавшихся в столкновениях ядер «лоб в лоб», а в другой изучается эффект, возникающий при нецентральном столкновении ядер, — эллиптический поток, позволяющий лучше понять свойства кварк-глюонной плазмы. Обнаружение эллиптического потока в эксперименте свидетельствует о том, что в столкновении ядер образовывается некоторое текучее состояние, то есть кварк-глюонная плазма. Как и в любом сплошном веществе, это состояние характеризуется тем, что его частицы постоянно сталкиваются друг с другом, а не «пролетают» мимо. Это означает, что для такого вещества можно приблизительно определить температуру, энтропию, вязкость и другие гидродинамические и термодинамические величины, изучать фазовые переходы при остывании и т. д.[53]
  • 2 декабря в ЦЕРНе прошла презентация первых результатов, полученных в столкновении ядер свинца. Три экспериментальные группы (коллаборации экспериментов ATLAS, CMS и ALICE) выступили с докладами[54]. Коллаборация ATLAS рассказала об обнаруженном дисбалансе адронных струй, который свидетельствует о «гашении струй» (англ. jet quenching) в кварк-глюонной плазме[55]. Коллаборация CMS также представила данные по дисбалансу струй и, кроме того, изложила результаты по рождению тяжёлых мезонов (J/ψ и Υ), а также Z-бозонов, которые до этого никогда не регистрировались в столкновении ядер. Коллаборация ALICE, детектор которой оптимизирован именно для ядерных столкновений, представила гашение струй несколько иначе — через распределение рождённых адронов по поперечному импульсу. Представлены также данные по эллиптическому потоку и первые измерения физических параметров (объём, время жизни до остывания, вязкость) внутри сгустка кварк-глюонной плазмы. Кроме того, детектор ALICE «увидел» некоторые лёгкие антиядра — антидейтерий, антитритий, антигелий-3[56].
  • 6 декабря состоялся последний в 2010 году сеанс работы с пучками. Коллайдер остановлен на рождественские и новогодние праздники, работы возобновятся 24 января 2011 года, а протонные пучки будут вновь запущены в ускоритель в середине февраля[57].
  • 17 декабря в ЦЕРНе состоялась конференция, на которой представлены доклады коллабораций всех шести детекторов коллайдера, посвящённые результатам работы Большого адронного коллайдера в 2010 году[58]. С технической точки зрения работа коллайдера единодушно признана успешной, поскольку были достигнуты все цели, поставленные на 2010 год: выход на светимость выше 1032 см−2с−1, успешная работа с несколькими сотнями сгустков, хорошо отлаженный цикл работы коллайдера. Важным достижением стала корректная настройка систем безопасности и мониторинга пучков: суммарная энергия всех протонов, циркулирующих в ускорителе, достигала 28 мегаджоулей, что на порядок превышает предыдущее достижение[59]. Коллаборация CMS представила первые предварительные результаты по поиску суперсимметричных частиц. Свидетельств в пользу существования этих частиц в набранной статистике не обнаружено[60].

2011 год

  • В начале февраля появились сообщения о том, что детектор LHCb обнаружил два новых распада Bs-мезонов, то есть мезонов, имеющих в своём составе как «странный кварк» (s-кварк), так и «прелестный кварк» (b-кварк). Интерес к ним обусловлен тем, что в их распаде можно наблюдать CP-нарушение, а возможно, и следы новых частиц или взаимодействий.[61]
  • 13 марта на Большом адронном коллайдере возобновлены столкновения стабильных протонных пучков с рабочей энергией 3,5 ТэВ на пучок и светимостью чуть выше ⋅1030 см−2с−1.[62]
  • 22 апреля на БАК установлен мировой рекорд пиковой светимости для адронных коллайдеров — 4,67⋅1032 см−2·сек−1. Предыдущий рекорд был установлен ускорителем Тэватрон в 2010 году, тогда светимость составила 4,02⋅1032см−2·сек−1[63].
  • 17 июня светимость, набранная ATLAS и CMS за 2010—2011 годы, превысила 1 фбн−1.[64][65]
  • В результате обработки данных эксперимента OPERA[66], набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории Гран-Сассо (англ. Laboratori Nazionali del Gran Sasso) совместно с ЦЕРН, сообщается о статистически значимом указании на превышение скорости света мюонными нейтрино.[67] Сообщение об этом, сопровождавшееся публикацией в архиве препринтов[68], сделано 23 сентября 2011 года в ЦЕРНе. Полученные результаты подвергаются сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино[69]. Планируется перепроверить полученные результаты в экспериментах MINOS (Fermilab, США) и T2K (англ.) (Камиока, Япония) (кроме Гран-Сассо, только две лаборатории в мире способны на это). Имеется предположение, что «сверхсветовая скорость» была вызвана неучтенными релятивистскими эффектами движения спутников GPS относительно пучка нейтрино.[70][71]
  • 30 октября закончена программа протонной физики на 2011 год. На момент закрытия программы светимость составила почти 6 фбн−1 (светимость 5 фбн−1 была достигнута 18 октября)[72].
  • 15 ноября начаты столкновения ионов свинца. При 170 сгустках в пучке пиковая светимость составляет 1,5⋅1026 см−2·сек−1, что в 5 раз выше прошлогодних показателей.[73][74]
  • 7 декабря завершена программа ионной физики. При столкновении 358 сгустков пиковая светимость составила 5,0⋅1026 см−2·сек−1. В результате экспериментов в 2011 году накоплена интегральная светимость 163,6 мкбн−1 (ATLAS), 143,6 мкбн−1 (ALICE) и 149,6 мкбн−1 (CMS)[75].
  • 21 декабря объявлено об открытии новой элементарной частицы  , состоящей из b- и анти-b-кварка (кварконий).[76]

2012 год

 
Моделирование процесса рождения бозона Хиггса в детекторе CMS
  • 14 марта завершено охлаждение всех магнитов, в коллайдере появились первые пучки. Энергию пучков решено увеличить до 4 ТэВ[77].
  • 16 марта протоны впервые разогнаны до энергии 4 ТэВ[77].
  • 5 апреля начаты первые столкновения протонных пучков на энергии 4 ТэВ[78].
  • 10 апреля Яндекс запустил поиск для ЦЕРНа для использования в LHCb[79].
  • 26 апреля коллаборацией CMS объявлено об обнаружении теоретически предсказанной частицы Ξb*0 с разностью массы 14,84 ± 0,74 ± 0,28 МэВ по сравнению с суммой масс Ξb и π+ в результате обработки статистики 5,3 фбн−1[80][81].
  • 15 мая коллабораций LHCb объявлено об обнаружении частиц   (статистическая значимость 4,9σ) и   (10,1σ) в ходе обработки статистики 1,0 фбн−1[81][82].
  • 4 июля коллаборации ATLAS и CMS объявили о нахождении бозона массой 125.3 ± 0.6 ГэВ. Характеристики этой частицы довольно точно соответствуют предсказанному ранее бозону Хиггса. Является ли эта частица бозоном Хиггса, пока остаётся под вопросом.[83]
  • 17 декабря завершена программа протонной физики в 2012 году, детекторами ATLAS и CMS набрано по 23,27 фбн−1 интегральной светимости.[84]

Техническая пауза LS1: 2013–2015 годы

2013 год

  • 14 февраля коллайдер остановлен для планового апгрейда ускорителя и детекторов. К концу 2014 года ожидается рост энергии ускоряемых пучков протонов с 4 до 6.5-7 ТэВ[85].
  • 15 февраля завершен сеанс протон-ионных столкновений, в результате которого была набрана интегральная светимость около 31 нбн−1 на детекторах ATLAS, CMS и ALICE и 2,1 нбн−1 на LHCb[86].

Коллайдер проработал до февраля 2013-го года, когда был закрыт на долговременный ремонт[87]. Ремонт и улучшение заняли[⇨] два года (остаток 2013 года и весь 2014 год)[1][88].

2014 год

Сеанс Run 2: 2015—2018 годы

За сеанс Run 2 планируется набрать как минимум 120 fb-1 в детекторах ATLAS и CMS[90].

2015 год

  • Планировалось, что в марте 2015 года коллайдер будет перезапущен, учёные собираются сконцентрироваться на поисках частиц тёмной материи и суперсимметрии[91], но 21 марта в ходе тестов по подаче напряжения на сверхпроводящие магниты обнаружилось, что в цепи электропитания одного из магнитов присутствует замыкание на «землю», возникшее из-за мельчайшего металлического обломка, проблема решается[92].
  • 11 апреля протоны разогнаны до 6,5 ТэВ, техники продолжат проверки оборудования и управляемость пучков[93].
  • 21 мая произошло столкновение встречных пучков протонов с энергией 6,5 ТэВ, была настройка коллиматоров, обеспечивающих параллельность пучков.[94].
  • 3 июня начался сбор научных данных на полной энергии столкновений 13 ТэВ, что начало новый этап работы коллайдера Run 2[95].
  • 14 июля LHCb заявил об открытии класса частиц, известного как пентакварки.[96][97]
  • 2 ноября закончилась работа в режиме протонных столкновений[98].

2016 год

25 марта после остановки на зиму протонные пучки запущены в коллайдер[99].

С перерывом на зиму, сбор статистики протон-протонных столкновений прошел до октября 2016 года, после чего коллайдер в ноябре и начале декабря около месяца проводил столкновения протонов с ядрами свинца[100]. Далее коллайдер снова был остановлен на зиму (долгая остановка на ремонт и обновление).

2017 г. (план и реальность)

Технические работы займут первую половину года. Сбор статистики начнётся лишь в начале лета и пройдёт до зимы. Повышения энергии протонов в пучках (с 13 ТэВ до 14 ТэВ) не будет в 2017 и 2018 годах, так как переход к 14 ТэВ потребует более длительной кампании по тренировке магнитов[102] и запланирован только в сеансе Run 3[103]. Вопреки наметившейся традиции, согласно которой ежегодно выделяется месяц на ядерные столкновения, они в этом году проводиться не будут[104].

18 апреля была подтверждена проблема с лептонной универсальностью[1].

Как стало известно 29 августа, в ячейке ускорительного кольца с кодовым номером 16L2 (16 ячеек влево от точки 2) вот уже три недели случаются эпизоды, когда из пучков вдруг начинают выбывать протоны, из-за чего происходит резкое энерговыделение, и система безопасности коллайдера даёт сигнал на сброс пучка[105].

В октябре впервые сталкивались ядра ксенона для исследования кварк-глюонной плазмы: определение критической энергии, необходимой для её образования[106].

За 2017 год было открыто 5 адронов[107].

2018 г. (план и реальность)

Планируется накопить в 2018 году в детекторах ATLAS и CMS интегральную светимость как минимум 50 fb-1[108].

В конце года выделен месяц на ядерные столкновения[109].

Техническая пауза LS2: 2019–2020 годы

Техническая пауза Long Shutdown 2 — второй длительный перерыв на оптимизацию ускорителя и повышение энергии протонов до проектных 7 ТэВ[1].

Дальнейшие планы, начиная с 2015 года

После перезапуска коллайдера весной 2015 года учёные собираются сконцентрироваться на поисках частиц тёмной материи и суперсимметрии[91]. Этот этап планируется до декабря 2017 года. С января по декабрь 2018 года планируется остановка на оптимизацию ускорителя[1]. Далее, после набора действующим LHC интегральной светимости 300 фб−1, ориентировочно с начала 2024 года начнётся, собственно, модернизация коллайдера по проекту HL-LHC, которая займёт 2.5 года. Заявленная цель модернизированного коллайдера — набор 3000 фб−1 за 10 лет[110]. Считается, что проект проработает до 2034 года, но уже в 2014 физики ЦЕРНа начали подготовку к реализации иных коллайдеров, их мощность будет в 10 раз больше[111]. Начато изучение возможности строительства коллайдера периметром до 100 км[111][112]. Проект получил название FCC (Future Circular Collider), он объединяет последовательное создание электрон-позитронной машины (FCC-ee) с энергией 45-175 ГэВ в пучке для изучения Z-, W-, Хиггс-бозонов и t-кварка, а затем, в том же тоннеле, адронного коллайдера (FCC-hh) на энергию до 100 ТэВ[113].

На 2019 год Россия и Церн заинтересованы в участии России в модернизации коллайдера[114].

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 LHC: хронология создания и работы.
  2. LHC synchronization test successful Архивная копия от 28 августа 2008 на Wayback Machine (англ.)
  3. 1 2 3 4 Большой адронный коллайдер. Хроника событий.
  4. Второй тест системы инжекции прошёл с перебоями, но цели достиг. Элементы.ру (24 августа 2008). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  5. LHC milestone day gets off to fast start. physicsworld.com. Дата обращения 12 сентября 2008. Архивировано 24 августа 2011 года.
  6. First beam in the LHC — accelerating science. CERN. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 25 февраля 2016 года.
  7. Mission complete for LHC team. physicsworld.com. Дата обращения 12 сентября 2008. Архивировано 24 августа 2011 года.
  8. На LHC запущен стабильно циркулирующий пучок. Элементы.ру (12 сентября 2008). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  9. Происшествие на Большом адронном коллайдере задерживает эксперименты на неопределённый срок. Элементы.ру (19 сентября 2008). Дата обращения 21 сентября 2008. Архивировано 23 августа 2011 года.
  10. Большой адронный коллайдер возобновит работу не раньше весны — ЦЕРН. РИА «Новости» (23 сентября 2008). Дата обращения 25 сентября 2008. Архивировано 17 апреля 2012 года.
  11. CERN releases analysis of LHC incident. CERN. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 5 января 2016 года.
  12. Interim summary report on the analysis of the 19 September 2008 incident at the LHC. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 22 марта 2016 года.
  13. LHC Inauguration. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 17 ноября 2010 года.
  14. Ремонт поврежденных магнитов будет более объёмным, чем казалось ранее. Элементы.ру (9 ноября 2008). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  15. Расписание на 2009 год. Элементы.ру (18 января 2009). Дата обращения 18 января 2009. Архивировано 17 апреля 2012 года.
  16. CERN to set goals for first LHC physics. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 6 января 2016 года.
  17. Утверждён план работы Большого адронного коллайдера на 2009—2010 годы. Элементы.ру (6 февраля 2009). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  18. LHC заработает на энергии 7 ТэВ. Элементы.ру (7 августа 2009). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  19. Охлаждение Большого адронного коллайдера завершено. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 7 марта 2010 года.
  20. В кольцо Большого адронного коллайдера запустили пучки протонов. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 17 января 2010 года.
  21. Расписание на 2009 год. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 17 апреля 2012 года.
  22. Ранние этапы работы LHC. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 29 января 2010 года.
  23. 3 week plan Архивная копия от 5 января 2010 на Wayback Machine (xlsx, 68 Кб)
  24. Запуск коллайдера ожидается в ближайшие выходные. Элементы.ру (17 ноября 2009). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  25. CERN on Twitter We have completed the ring!. Twitter. Дата обращения 29 сентября 2017. Архивировано 20 октября 2016 года.
  26. Большой адронный коллайдер приступил к работе. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 28 января 2010 года.
  27. Пучки протонов в БАК разогнали до рекордной энергии. Lenta.ru (30 ноября 2009). Дата обращения 13 августа 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  28. БАК остановлен до полуночи из-за проблем в системе охлаждения. РИА Новости.
  29. Рекордная энергия столкновений протонов достигнута на коллайдере. РИА Новости. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 13 декабря 2009 года.
  30. CERN on Twitter The LHC's first run came to a close at 18.03 CET today after a successful series of 'firsts'. Back in business next year.. Twitter. Дата обращения 29 сентября 2017. Архивировано 20 октября 2016 года.
  31. Сеанс LHC Run 1: 2010—2012 годы
  32. Элементы - новости науки: После рождественской паузы возобновились работы на LHC. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  33. Full steam ahead!. CERN Document Server. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  34. Начались испытания на энергии протонов 3,5 ТэВ. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  35. Столкновения протонов на рекордной энергии 7 ТэВ произошли в БАК. РИА Новости (30 марта 2010). Дата обращения 13 августа 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  36. Опубликованы первые результаты столкновений на энергии 7 ТэВ. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  37. Результаты ALICE по асимметрии протонов и антипротонов ставят точку в давнем споре. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  38. Детектор ATLAS искал, но не нашёл возбуждённые кварки. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  39. Эксперимент LHCb представил первые данные по рождению прелестных мезонов. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  40. Большой адронный коллайдер преподнес физикам первый сюрприз. РИА Новости. Дата обращения 14 августа 2011. Архивировано 21 марта 2011 года.
  41. Report from the Early Time Dynamics in Heavy Ion Collisions Архивная копия от 31 октября 2011 на Wayback Machine (англ.)
  42. Детектор CMS обнаружил необычные корреляции частиц. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  43. Появляются первые комментарии теоретиков про недавнее открытие CMS. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  44. На коллайдере зафиксировано важное для "поимки" бозона Хиггса событие. Дата обращения 14 августа 2011. Архивировано 18 июля 2011 года.
  45. LHC sees its first ZZ event Архивная копия от 10 ноября 2011 на Wayback Machine — physicsworld.com, 11.11.2010.
  46. First CMS ZZ → 4µ event — The Compact Muon Solenoid Experiment, Detector Performance Summary, 04.11.2010.
  47. Количество сгустков в пучке увеличено до двухсот. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  48. 1 2 См. «Сечение процесса» Архивная копия от 4 сентября 2011 на Wayback Machine и «Величины в ФЭЧ и их единицы измерения» Архивная копия от 4 сентября 2011 на Wayback Machine на Элементы.ру.
  49. Заканчивается работа с протонными пучками в 2010 году. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  50. The LHC enters a new phase Архивная копия от 6 сентября 2015 на Wayback Machine — CERN Press Release, 04.11.2010.
  51. 1 2 На LHC начались столкновения тяжёлых ядер. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  52. Набор данных в ядерных столкновениях идёт ускоренными темпами. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  53. Детектор ALICE приступил к изучению кварк-глюонной плазмы. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  54. First results from Heavy Ion collisions at the LHC (ALICE, ATLAS, CMS). Indico - Indico. Дата обращения 14 августа 2011. Архивировано 28 октября 2011 года.
  55. Детектор ATLAS зарегистрировал дисбаланс струй в ядерных столкновениях. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  56. Коллаборации рассказали о первых результатах, полученных в ядерных столкновениях. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  57. Работа LHC в 2010 году завершена. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  58. LHC end-of-year jamboree Архивная копия от 29 октября 2011 на Wayback Machine — CERN, 17.12.2010. (англ.)
  59. Представлены доклады о работе LHC в 2010 году. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  60. Коллаборация CMS обнародовала первые результаты по поиску суперсимметрии. Элементы.ру. Дата обращения 28 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  61. Детектор LHCb обнаружил два новых распада Bs-мезонов. Элементы.ру (4 февраля 2011). Дата обращения 15 марта 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  62. На LHC начались столкновения протонов. Элементы.ру (13 марта 2011). Дата обращения 15 марта 2011. Архивировано 24 августа 2011 года.
  63. БАК установил рекорд по светимости пучков. Lenta.ru (22.04.2011). Дата обращения 21 июня 2011. Архивировано 24 августа 2011 года.
  64. LHC выполнил задачу-минимум на 2011 год. Элементы.ру (15.06.2011). Дата обращения 21 июня 2011. Архивировано 24 августа 2011 года.
  65. LHC achieves 2011 data milestone. Press.web.cern.ch (17 июня 2011). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 6 января 2016 года.
  66. Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus
  67. OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso. Дата обращения 19 апреля 2013. Архивировано 5 апреля 2013 года.
  68. OPERA Collaboration (Adam T. et al.) (2011), "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam", arΧiv:1109.4897  .
  69. И.Иванов. Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино Архивная копия от 25 сентября 2012 на Wayback Machine Элементы.ру, 23 сентября 2011
  70. В сверхсветовой скорости нейтрино обвинили GPS. Дата обращения 22 октября 2011. Архивировано 19 октября 2011 года.
  71. Faster-than-Light Neutrino Puzzle Claimed Solved by Special Relativity — Technology Review
  72. LHC proton run for 2011 reaches successful conclusion. CERN (31 октября 2011). Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 6 января 2016 года.
  73. LHC commissioning - home page. Дата обращения 8 февраля 2010. Архивировано 20 февраля 2010 года.
  74. Элементы - новости науки: Начались столкновения ядер свинца. Дата обращения 29 января 2016. Архивировано 6 мая 2016 года.
  75. lhc-statistics Site. Дата обращения 29 сентября 2012. Архивировано 19 октября 2012 года.
  76. arXiv:1112.5154
  77. 1 2 Новости Большого адронного коллайдера. Дата обращения 30 сентября 2013. Архивировано 24 октября 2013 года.
  78. Архивированная копия. Дата обращения 29 сентября 2012. Архивировано 11 декабря 2012 года.
  79. Компания Яндекс — Главные новости — Яндекс запустил поиск для ЦЕРНа. Компания Яндекс. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 9 декабря 2015 года.
  80. arXiv:1204.5955
  81. 1 2 Элементы - новости науки: LHC продолжает открывать новые тяжелые барионы (недоступная ссылка). Архивировано 28 августа 2012 года.
  82. arXiv:1205.3452
  83. CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson, CERN (4 июля 2012). Архивировано 29 октября 2012 года. Дата обращения 10 января 2016.
  84. Vistars. Дата обращения 17 декабря 2012. Архивировано 18 декабря 2012 года.
  85. Long Shutdown 1: Exciting times ahead | CERN. Дата обращения 15 февраля 2013. Архивировано 17 февраля 2013 года.
  86. Элементы - новости науки: Завершился сеанс протон-ядерных столкновений. Дата обращения 29 января 2016.
  87. Элементы - новости науки: ЦЕРН подтвердил новое расписание LHC на 2010–2011 год (недоступная ссылка). Дата обращения 3 февраля 2014. Архивировано 23 февраля 2014 года.
  88. Расписание на 2013–2015 годы. Дата обращения 3 февраля 2014. Архивировано 9 февраля 2014 года.
  89. Элементы - новости науки: Протонный пучок уже у дверей LHC (недоступная ссылка). Архивировано 14 декабря 2014 года.
  90. Сеанс LHC Run 2: 2015—2018 годы
  91. 1 2 Фото: CERN. Физики сообщили о целях перезапуска БАКа. Дата обращения 20 февраля 2015. Архивировано 19 февраля 2015 года.
  92. Элементы - новости науки: Запуск пучка пока откладывается (недоступная ссылка). Дата обращения 28 марта 2015. Архивировано 2 апреля 2015 года.
  93. Элементы - новости науки: Протоны разогнаны до 6,5 ТэВ. Дата обращения 10 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  94. Большой Адронный Коллайдер: протоны столкнулись на рекордной энергии. Дата обращения 21 мая 2015. Архивировано 22 мая 2015 года.
  95. Элементы - новости науки: Новый сеанс работы коллайдера — стартовал! (недоступная ссылка). Архивировано 4 июня 2015 года.
  96. CERN’s LHCb experiment reports observation of exotic pentaquark particles CERN press office. Дата обращения 15 июля 2015. Архивировано 14 июля 2015 года.
  97. Rincon, Paul. Large Hadron Collider discovers new pentaquark particle, BBC News (1 July 2015). Архивировано 14 июля 2015 года. Дата обращения 14 июля 2015.
  98. Элементы - новости науки: LHC перешел к столкновениям тяжелых ядер. Дата обращения 8 декабря 2015. Архивировано 10 декабря 2015 года.
  99. Элементы - новости науки: Протонные пучки запущены в коллайдер. Дата обращения 8 апреля 2016. Архивировано 31 марта 2016 года.
  100. Новости Большого адронного коллайдера: На LHC прошел сеанс протон-ядерных столкновений. Дата обращения 16 декабря 2016. Архивировано 15 декабря 2016 года.
  101. Эксперимент ALICE Архивировано 18 июня 2012 года.
  102. Как тренируют магниты Срыв сверхпроводимости
  103. Уточнены планы LHC до конца сеанса Run 2
  104. Новости Большого адронного коллайдера: Зимняя пауза продлится до конца марта. Дата обращения 16 декабря 2016. Архивировано 16 декабря 2016 года.
  105. Непонятная проблема с вакуумом мешает работе коллайдера
  106. На Большом адронном коллайдере впервые столкнули ядра ксенона. Дата обращения 19 октября 2017. Архивировано 16 ноября 2017 года.
  107. Работа LHC в 2017 году Научные результаты 2017 года
  108. Работа LHC в 2018 году
  109. Работа LHC в 2018 году
  110. LHC: хронология создания и работы. Дата обращения 14 июня 2014. Архивировано 9 февраля 2014 года.
  111. 1 2 Физики ЦЕРНа обдумывают план нового гигантского коллайдера. Mail.Ru (6 февраля 2014). Дата обращения 7 февраля 2014. Архивировано 7 февраля 2014 года.
  112. The Future Circular Collider study Архивная копия от 27 сентября 2017 на Wayback Machine, CERN Courier, Mar 28, 2014.
  113. Future Circular Collider Study
  114. Голикова назвала стоимость полноправного членства России в ЦЕРН

Ссылки