С начала работы Большого адронного коллайдера (он же Large hadron collider, он же LHC) прошло три года. Но знаем мы о нем на удивление немного. Сначала все боялись, что с началом работы коллайдера наступит конец света это сделало установку героиней желтой прессы. Потом, толком не начав работать, коллайдер сломался, и это тоже вызвало к нему интерес со стороны отнюдь не профильных СМИ. А потом вроде бы все наладилось, и тема LHC потихоньку ушла из новостей. Проектирование и строительство коллайдера продолжалось в течении почти 10 лет Во время работы коллайдера расчётное потребление энергии составляет 180 МВтЧто же происходит с коллайдером на самом деле и чего ждать от него в обозримом будущем. Алла Аршинова предложила побеседовать с Александром Ерохиным научным сотрудником Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидатом технических наук. Уже 14 лет он работает с Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН) и во время запуска LHC в 2006 2008 годах был одним из ответственных за системы защиты магнитов. С тех пор «основных» мест работы у Александра два новосибирский Академгородок и ЦЕРН.Беседа состоялась, но, прочитав ее расшифровку, мы дружно схватились за головы. Нет, все было интересно и по делу. Однако категории, которыми мыслит Александр, равно как и термины, им употребляемые, сделали текст, скажем так, трудноусваиваемым для массового читателя. Тем не менее, отказываться от этого во многом уникального материала не хотелось, и по нашей просьбе Алла в два захода подвергла его некоторой популяризации. Конечно, дотянуть простоту изложения до уровня «Занимательной физики» Перельмана не удалось, но теперь те, кто не прогуливал физику в школе, смогут понять примерно 95% сказанного. Если же вы все-таки опасаетесь читать текст, скажем кратко: Большой адронный коллайдер это не поп-звезда, а мощный дорогой инструмент, с помощью которого серьезные люди попытаются разгадать некоторые основы мироздания. Дело это непростое и небыстрое, так что придется запастись терпением и, дабы оценить сенсацию, в процессе ожидания лучше проштудировать пару пособий для студентов физтеха. Или все же начать с этого интервью. Тем более что мы подготовили небольшой словарик ключевых терминов.- Для коллайдера минувший год и начало нынешнего период постепенного повышения энергии, светимости, увеличения количества сгустков в пучках. Как система переносит эти изменения? - На последнем выездном заседании во французском городе Шамони представители ЦЕРН заявили, что LHC будет работать до конца 2012 года, конечно же, с традиционной рождественской остановкой в конце 2011 года. Решено, что энергия на пучок до конца года не будет повышаться более 3,5 тераэлектронвольт (далее ТэВ). Напомню, что ранее собирались остановиться на полтора-два года уже в конце 2011-го, но последние успехи по увеличению числа сгустков, а следовательно, и светимости, дали надежду на «новую физику» в грядущие два года. На это решение повлиял также и тот факт, что все системы комплекса работают стабильно. Обнадеживает и состояние контактов между токоведущими шинами сверхпроводящих магнитов (как мы помним, именно некачественная пайка одного из таких контактов и привела к аварии 19 сентября 2008 года). Стоит пояснить, зачем вообще на LHC нужна магнитная система? Она создает магнитное поле, за счет которого в ускорительном кольце поддерживается орбита для сгустков частиц. Магнитное поле создается более чем двумя тысячами сверхпроводящих магнитов, для функционирования которых необходимо поддерживать температуру 1,9 К ( 271,25 `С). Кольцо LHC Что ждет коллайдер в текущем году, так это, действительно, увеличение числа сгустков (на жаргоне сотрудников ЦЕРН «банчей», от английского bunch). К концу года их число планируется довести до тысячи, а возможно, и бОльших значений. Особых трудностей не предвидится если не вдаваться в технические детали, то это потребует более «аккуратной» инжекции (впуска) сгустков с меньшим временнЫм расстоянием между ними (проектное время между сгустками 25 нс при 2 808 сгустках), а также нужно будет добиться достаточного времени жизни пучка при заданном количестве сгустков (если это значит «не вдаваться в технические детали», то что же тогда значит вдаваться? прим. редакции). Одна из стандартных проблем при повышении интенсивности пучков возникновение электронных облаков, но с этим можно бороться. Что же касается энергии, в ЦЕРН ещене определились остаться ли на уровне 3,5 ТэВ, как решили в Шамони, или же попытаться незначительно нарастить показатели. Опять же, если повышать, то до 4 ТэВ, 4,5 ТэВ или 5 ТэВ? Думаю, решение будет принято в ближайшее время, однако сделать это можно только после дополнительных измерений сопротивлений вышеупомянутых контактов. Проблема в том, что при температуре 2 кельвина (-271,1 по шкале Цельсия), когда обмотки магнитов и токоведущие шины находятся в сверхпроводящем состоянии, найти дефектные контакты в местах пайки сверхпроводящей шины на другую такую же шину, а также дефектные контакты с шины на защитную медную «рубашку», почти невозможно. Здесь я уточню, что медная «рубашка» перехватывает на себя ток, когда в шине срывается сверхпроводимость (как мы помним, некоторые места пайки оказались дефектными и здесь). Сопротивление этих контактов, если они были спаяны правильно, составляет менее наноома (10−9 Ом)! Контакты со значительными дефектами (и с сопротивлением в целые десятки наноомов) выявили еще в 2009 году. Сейчас речь идет о не столь значительных дефектах порядка нескольких наноомов. Измерить эти сопротивления, когда магниты охлаждены до 2 К, невозможно. Измерить их при комнатных температурах, но при достаточно высоких токах, тоже невозможно. Поэтому сейчас зреет решение в конце года нагреть магниты до 20 К (-253 по Цельсию, ничего себе «нагрев». прим. редакции) и пропустить несколько сотен ампер, это позволит точнее проанализировать динамику сопротивлений под током. Только после таких измерений может быть принято решение о повышении энергии.- Предполагалось, что в конце 2011 года LHC остановят на модернизацию, а уже потом выведут на проектные параметры, но перерыв в работе перенесли на 2012 год. Почему изменились планы?Александр Ерохин: Потому что последние успехи LHC впечатляют. Еще 22 апреля генеральный директор ЦЕРН объявил о рекорде при 480 сгустках светимость достигла 4,67x1032 см-2*с-1, как уже 28 апреля дошли до 624 сгустков и пиковой светимости почти 7,5x1032 см-2*с-1, а 1 мая до 768 сгустков! И речь идет не только о технических успехах, но и о том, что при такой светимости (выше, чем на Tevatron, американском ускорителе) уже можно получить высокую интегральную светимость, а значит обеспечить необходимую статистику для физиков. И теперь, когда вышли на параметры, которые позволят наконец-то физикам работать, вдруг остановиться? Пока что сошлись на компромиссе одного года мало, чтобы накопить нужный интеграл, два года уже разумно. Отсюда перенос сроков. Впрочем, это еще не окончательное решение. Все будет зависеть от возможности повысить энергию. Если вдруг получится повысить ее до 5 ТэВ, то будут обсуждаться другие сроки, 3-4 года работы до остановки. В тоннеле LHC- Модернизация, в частности, предполагает замену инжекционного комплекса и системы магнитов. На каком этапе эта работа, кто в ней участвует?Александр Ерохин: Существенное ограничение в сегодняшнем варианте инжектора вносит Linac2, линейный ускоритель. Он является источником протонов для бустера PS (Proton Synchrotron Booster, промежуточное накопительное кольцо), при этом инжекция происходит на энергии 50 мегаэлектронвольт (МэВ). В планах замена Linac2 на Linac4. Благодаря другому механизму инжекции, Linac4 позволит увеличить светимость на LHC в несколько раз. На сегодняшний день Linac4 находится на этапе строительст
Местонахождение на сайте » » » Большой адронный коллайдер: взгляд изнутри
Большой адронный коллайдер: взгляд изнутри » Radosvet
Комментариев нет:
Отправить комментарий