Физики в четверг утром завершили последний в этом году сеанс протон-протонных столкновений на Большом адронном коллайдере и начали подготовку к первым экспериментам с ионами свинца, в ходе которых будет получена так называемая кварк-глюонная плазма, существовавшая в первые мгновения после Большого взрыва, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Главная цель этого года – довести светимость (количество протонов в пучке на единицу времени и площади) до 10 в 32-й степени на квадратный сантиметр в секунду – была достигнута еще 13 октября, на две недели раньше, чем планировалось. С этого момента светимость была увеличена еще в два раза.

Чем выше светимость – количество протонов на единицу поперечного сечения пучка, – тем больше столкновений частиц происходит, и тем быстрее ученые смогут получить новые научные данные. Главная задача на 2011 год – накопить статистику до значения 1 обратный фемтобарн.

Программа столкновений протонов была завершена вчера, и к этому моменту светимость в два раза превысила указанную величину. При обработке собранных за прошедшие месяцы данных учёные, напомним, сузили диапазон возможных масс возбуждённых кварков и обнаружили неожиданный корреляционный эффект, подобный тому, который ранее наблюдался на Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов.

Примерно через неделю ученые впервые с момента запуска коллайдера проведут на нем эксперименты со столкновениями ионов свинца – атомов свинца, лишенных электронов. Одна из главных целей таких экспериментов – изучить особое состояние вещества, так называемую кварк-глюонную плазму, из которой состояла Вселенная до того момента, когда возникли элементарные частицы, протоны и нейтроны.

В обычной материи кварки и глюоны «заперты» внутри протонов и нейтронов и не могут существовать в свободном состоянии. Однако вскоре после Большого взрыва Вселенная состояла из горячего и сверхплотного «кваркового супа», в котором кварки объединяются в гигантские коллективы.

Столкновения тяжелых ионов – уникальная микролаборатория для изучения этой сверхплотной горячей материи", – говорит Юрген Шукрафт (Jurgen Schukraft), руководитель коллектива ученых, работающих с детектором ALICE (A Large Ion Collider Experiment), специально разработанного для изучения столкновений ионов.

Рис. 1. Сотрудник ЦЕРН Детлеф Кухлер (Detlef Kuchler) держит свинцовый образец, который используется для получения тяжёлых ионов. (Фото M. Brice / ЦЕРН).

Эксперименты с тяжелыми ионами будут идти до 6 декабря, после чего коллайдер уйдет на «рождественские каникулы». Техническая остановка продлится до февраля 2011 года, после чего самый дорогой в мире физический прибор будет вновь запущен.

Напомним кратко, что Большой адронный коллайдер (БАК), стоимость создания которого превысила 6 миллиардов евро, – самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, созданный для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Слово «коллайдер» образовано от английского слова «collide» («сталкивать») и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин можно передать как «ускоритель на встречных пучках».

Пучки протонов в коллайдере движутся в противоположные стороны по двум вакуумным трубам (beam pipes). В четырех точках, где сталкиваются пучки, находятся четыре детектора – ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, которые призваны изучать последствия соударения частиц.

Создание установки началось в конце 1990-х годов, а в сентябре 2008 года он был торжественно запущен – физики успешно провели пучки протонов в обоих направлениях, однако уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния. Ремонт коллайдера и его модернизация, в частности, установка системы QPS для защиты от повторения подобных аварий, заняли более 14 месяцев и потребовали 40 миллионов долларов.

По материалам: