Протоны и кислород впервые сошлись лоб в лоб на БАК. Ставка — тайна начала времён
NewsMakerЭто как взять Вселенную и встряхнуть её изнутри.
Самый мощный ускоритель частиц на планете начал уникальные эксперименты, которые обещают пролить свет на одни из самых малоизученных явлений Вселенной. Впервые за всё время работы Большого адронного коллайдера (БАК) в его кольце столкнулись протоны и ионы кислорода.
Эти эксперименты стали частью масштабной исследовательской кампании, которая продлится до 9 июля и включает серию знаковых событий. Помимо столкновений протонов с кислородом, учёные планируют наблюдать взаимодействие ионов кислорода между собой, а также проверить, что происходит при столкновении ионов неона.
Расположенный рядом с Женевой, на границе Швейцарии и Франции, Большой адронный коллайдер остаётся единственным научным инструментом на Земле, способным разгонять субатомные частицы до околосветовых скоростей и сталкивать их в строго контролируемых условиях.
Новая фаза экспериментов официально стартовала 29 июня. Уже в первые дни исследований коллайдер перешёл в особый режим работы, подготовка к которому велась на протяжении нескольких лет.
По утверждению специалистов, программа включает два дня, отведённых на столкновения протонов с ионами кислорода, затем два дня на взаимодействие кислородных ионов, а заключительный этап — это один день экспериментов с участием ионов неона. Между этими фазами предусмотрено время для настройки и технической проверки оборудования.
Цель этой серии — получить принципиально новые данные о фундаментальных свойствах материи и пространства. Учёные надеются приблизиться к разгадке природы космических лучей, понять тонкости сильного ядерного взаимодействия и изучить характеристики кварк-глюонной плазмы — субстанции, которая, как считается, заполнила весь космос через доли микросекунды после Большого взрыва .
Эта кампания стала логичным продолжением многолетней работы. Сама подготовка началась ещё в апреле, но проект имеет более глубокие корни. Первые теоретические расчёты и технические проработки датируются 2019 годом. За это время инженерам пришлось кардинально перестроить все элементы ускорительного комплекса CERN для работы с тяжёлыми ионами кислорода и неона.
Процесс начинается с установки Linac3, где формируются пучки нужных частиц. Затем они проходят через серию ускорительных этапов: сначала через Кольцо низкоэнергетических ионов (LEIR), далее — Протонный синхротрон (PS) и Суперпротонный синхротрон (SPS). Помимо подготовки к основным столкновениям, пучки кислорода будут также использоваться для фиксированных мишеней в северной зоне комплекса.
Особую сложность представляет текущая стадия, когда в одном кольце коллайдера встречаются протоны и ионы кислорода. Как поясняют эксперты, из-за различного соотношения массы и заряда электромагнитные поля внутри ускорителя воздействуют на эти частицы по-разному. В результате пучки без специальной коррекции могли бы пересекаться в разных точках кольца, что сделало бы эксперименты неуправляемыми.
Чтобы избежать такой ситуации, специалисты проводят точнейшую настройку частоты и импульса обоих пучков. Эти параметры регулируются с ювелирной точностью, чтобы гарантировать столкновения именно в тех зонах, где расположены основные детекторы: ALICE, ATLAS, CMS и LHCb.
Но только этими установками участие в кампании не ограничивается. Свой вклад вносит и специализированный эксперимент LHCf, сосредоточенный на исследовании космических лучей. В рамках программы рядом с точкой столкновений ATLAS был установлен отдельный детектор LHCf, расположенный в 140 метрах от места событий.
Этот прибор создан специально для регистрации частиц, разлетающихся под минимальным углом в момент столкновений протонов с ионами кислорода. Такой подход позволяет получить дополнительную информацию о поведении субатомных частиц, которая в обычных экспериментах остаётся вне зоны видимости.
После завершения этого этапа детектор LHCf будет демонтирован, а его место займёт калориметр — устройство, предназначенное для сбора новых данных во время последующих столкновений ионов кислорода и неона.
Кроме того, программа кампании включает тестирование ещё одного важного элемента — системы кристаллической коллимации . Эта технология предназначена для более эффективного управления пучками тяжёлых ионов и минимизации так называемых ореолов — частиц, которые покидают основное ядро пучка и могут мешать точности экспериментов.
Обычная система коллимации, применяемая на БАК, показала меньшую эффективность при работе с тяжёлыми ионами. Поэтому инженеры заранее подготовили кристаллы, которые будут установлены непосредственно перед началом столкновений кислорода между собой и ионов неона.
Эта технология уже доказала свою перспективность на предыдущих тестах. Она позволяет направлять нежелательные частицы в определённые зоны и предотвращать их влияние на детекторы. С внедрением кристаллической коллимации физики рассчитывают значительно повысить качество данных, получаемых во время экспериментов.
Научное сообщество с особым интересом следит за происходящим в подземных тоннелях БАК. Итоги нынешней кампании могут значительно расширить понимание фундаментальных законов природы , а также приблизить разгадку процессов, происходивших во Вселенной в первые мгновения её существования.
Самый мощный ускоритель частиц на планете начал уникальные эксперименты, которые обещают пролить свет на одни из самых малоизученных явлений Вселенной. Впервые за всё время работы Большого адронного коллайдера (БАК) в его кольце столкнулись протоны и ионы кислорода.
Эти эксперименты стали частью масштабной исследовательской кампании, которая продлится до 9 июля и включает серию знаковых событий. Помимо столкновений протонов с кислородом, учёные планируют наблюдать взаимодействие ионов кислорода между собой, а также проверить, что происходит при столкновении ионов неона.
Расположенный рядом с Женевой, на границе Швейцарии и Франции, Большой адронный коллайдер остаётся единственным научным инструментом на Земле, способным разгонять субатомные частицы до околосветовых скоростей и сталкивать их в строго контролируемых условиях.
Новая фаза экспериментов официально стартовала 29 июня. Уже в первые дни исследований коллайдер перешёл в особый режим работы, подготовка к которому велась на протяжении нескольких лет.
По утверждению специалистов, программа включает два дня, отведённых на столкновения протонов с ионами кислорода, затем два дня на взаимодействие кислородных ионов, а заключительный этап — это один день экспериментов с участием ионов неона. Между этими фазами предусмотрено время для настройки и технической проверки оборудования.
Цель этой серии — получить принципиально новые данные о фундаментальных свойствах материи и пространства. Учёные надеются приблизиться к разгадке природы космических лучей, понять тонкости сильного ядерного взаимодействия и изучить характеристики кварк-глюонной плазмы — субстанции, которая, как считается, заполнила весь космос через доли микросекунды после Большого взрыва .
Эта кампания стала логичным продолжением многолетней работы. Сама подготовка началась ещё в апреле, но проект имеет более глубокие корни. Первые теоретические расчёты и технические проработки датируются 2019 годом. За это время инженерам пришлось кардинально перестроить все элементы ускорительного комплекса CERN для работы с тяжёлыми ионами кислорода и неона.
Процесс начинается с установки Linac3, где формируются пучки нужных частиц. Затем они проходят через серию ускорительных этапов: сначала через Кольцо низкоэнергетических ионов (LEIR), далее — Протонный синхротрон (PS) и Суперпротонный синхротрон (SPS). Помимо подготовки к основным столкновениям, пучки кислорода будут также использоваться для фиксированных мишеней в северной зоне комплекса.
Особую сложность представляет текущая стадия, когда в одном кольце коллайдера встречаются протоны и ионы кислорода. Как поясняют эксперты, из-за различного соотношения массы и заряда электромагнитные поля внутри ускорителя воздействуют на эти частицы по-разному. В результате пучки без специальной коррекции могли бы пересекаться в разных точках кольца, что сделало бы эксперименты неуправляемыми.
Чтобы избежать такой ситуации, специалисты проводят точнейшую настройку частоты и импульса обоих пучков. Эти параметры регулируются с ювелирной точностью, чтобы гарантировать столкновения именно в тех зонах, где расположены основные детекторы: ALICE, ATLAS, CMS и LHCb.
Но только этими установками участие в кампании не ограничивается. Свой вклад вносит и специализированный эксперимент LHCf, сосредоточенный на исследовании космических лучей. В рамках программы рядом с точкой столкновений ATLAS был установлен отдельный детектор LHCf, расположенный в 140 метрах от места событий.
Этот прибор создан специально для регистрации частиц, разлетающихся под минимальным углом в момент столкновений протонов с ионами кислорода. Такой подход позволяет получить дополнительную информацию о поведении субатомных частиц, которая в обычных экспериментах остаётся вне зоны видимости.
После завершения этого этапа детектор LHCf будет демонтирован, а его место займёт калориметр — устройство, предназначенное для сбора новых данных во время последующих столкновений ионов кислорода и неона.
Кроме того, программа кампании включает тестирование ещё одного важного элемента — системы кристаллической коллимации . Эта технология предназначена для более эффективного управления пучками тяжёлых ионов и минимизации так называемых ореолов — частиц, которые покидают основное ядро пучка и могут мешать точности экспериментов.
Обычная система коллимации, применяемая на БАК, показала меньшую эффективность при работе с тяжёлыми ионами. Поэтому инженеры заранее подготовили кристаллы, которые будут установлены непосредственно перед началом столкновений кислорода между собой и ионов неона.
Эта технология уже доказала свою перспективность на предыдущих тестах. Она позволяет направлять нежелательные частицы в определённые зоны и предотвращать их влияние на детекторы. С внедрением кристаллической коллимации физики рассчитывают значительно повысить качество данных, получаемых во время экспериментов.
Научное сообщество с особым интересом следит за происходящим в подземных тоннелях БАК. Итоги нынешней кампании могут значительно расширить понимание фундаментальных законов природы , а также приблизить разгадку процессов, происходивших во Вселенной в первые мгновения её существования.