Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона на больших скоростях протонов и прочих высокоэнергетических частиц.

Далее со слов автора: Как выяснилось на месте, ускорителей в коллайдере не один. И даже не два. Там их десяток.

И Большой в этой череде самый последний. В нем маленькую частицу, которая несется со скоростью света, просто берут и разбивают о другую частицу.

Зачем? Чтобы весело понаблюдать, что из этого выйдет. Но частице приходится пролететь длинный и тернистый путь, пока ей выпадет честь оказаться под пристальным вниманием одного их детекторов Большого..И пусть физики не обижаются на меня за подобный стиль рассказа о том, чему они посвящают свою жизнь. Это на самом деле очень сложно понимать простому человеку, а тем более рассказывать другим простым людям. Итак, центр управления детектора CMS Большого Адронного Коллайдера (дальше LHC). На экране монитора видно, что происходит в самом конце полета частицы. Она сталкивается с другой и разлетается на массу всяких мелких частей. Адронным коллайдер назван потому, что ускоряет адроны — тяжелые частицы, состоящие из кварков. Коллайдером — потому, что пучки частиц ускоряются в различных направлениях, а затем их сталкивают в определенных, нужных учеными точках. Именно ради этих картинок и закопали в землю эту громадную 27-километровую трубу стоимостью более 5 миллиардов долларов.

Картинка генерируется именно в этом месте. Сейчас коллайдер рассоединенен, а в рабочем состоянии магниты сомкнуты и именно здесь происходит столкновение частиц под присмотром миллионов датчиков. Но откуда же здесь берется эта частица? Кто ее принес и откуда? Ведь ничего не берется из ниоткуда.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

И вот, выясняется, что прежде, чем частицу разобьют в хлам, она пролетает до LHC довольно большой путь. И этот путь проходит через цепочку других первоначальных ускорителей, включая линейный и три кольца (booster, proton synchrotron, super proton synchrotron), пересекая при этом государственную границу Франции и Швейцарии. Вернее, проходя под ней. Нелегально. Дело в том, что сам ЦЕРН располагается в Швейцарии, а основная часть 27-киломертвого кольца ускорителя — на 100-метровой глубине на территории Франции. Почему? Потому что какая-то хитрая и умная голова неизвестной национальности решила, что так будет дешевле располагать наземные постройки. Но вернемся к частице. В LHC она прилетает из 7-километрового ускорителя SPS, с которого фактически все здесь когда-то и начиналось. Он был построен еще в 1976 году. Кстати, в SPS частицу тоже сталкивают. С электронами. В результате столкновения образуются нейтрино, которые ученые отправляют транзитом в исследовательский центр, расположенный в Италии. Там эти нейтрино ловят и дальше с ними работают. Когда автор спросил, как они их транспортируют, ему ответили просто — а сквозь Альпы. Они пролетают сквозь земную кору под Альпами в итальянскую гору Grand Sasso, в которой живёт гигантский детектор нейтрино. Представляете картину, да? Стоит по ту сторону Альп некий физик и сачком или чем-то там еще ловит прилетающие из Франции нейтрино) И помещает их в специальную банку… В SPS частица тоже прилетает из другого коллайдера, а именно из PS. Именно на этом пути она пересекает государственную границу. Нелегально под землей…

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Схематически расположение ускоритилей под территорией ЦЕРНа выглядит так. Большое кольцо — это тот самый PS. В нем продолжают разгонять протоны, которые потом идут либо на производство антипротонов в AD (antiprotobn decelerator), или дальше подаёт их в ускорители SPS -> LHC.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Летают по коллайдеру частицы вот по таким трубам-магнитам, которых всего 1734 штуки. Это в Большом.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Саша заглядывает в сверхпроводящую ускоряюшую полость БАКа, в которой колеблется электромагнитное поле и ускоряет их

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Впервые коллайдер пытались запустить еще в 2008 году. Тогда ученым удалось запустить и некоторое время поддерживать непрерывно циркулирующий пучок, но 19 сентября 2008 года произошла большая авария, в результате которой была повреждена криогенная система охлаждения, жидкий гелий вырвался наружу и случился взрыв, повредивший часть конструкций и проводящих магнитов. А причиной стала некачественная пайка одного из элементов. Он на фото ниже.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Обычная пайка… Но… из-за того, что она была некачественной, под воздействием гигантской электрической дуги все начало плавиться и привело в взрыву. Восстановление и устранение последствий аварии заняло тогда весь остаток 2008 года и часть 2009-го.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Ускоритель Booster тоже находится под землей, но уже на территории Швейцарии, в самом ЦЕРНе

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Когда учёным необходимо проводить лругие эксперименты (не с протонами, а с другими ионами) то в бустер иногда прилетают частицы небольшого ускорителя ионов свинца LEIR, построенного в 2005 году. Вот так выглядит один из самых маленьких ускорителей — единственный на поверхности

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Нужно сказать, что в каждом из десятка ускорителей проводятся помимо общего эксперимента, еще и свои собственные локальные исследования

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Но откуда же изначально берется частица? А отсюда. Именно за этой дверью, в которую требуется только персональный доступ все и начинается…

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Вот он — источник тех самых частиц. Баллон с водородом. Вся эта гигантская научная махина использует молекулы водорода из небольшого баллона. Этот баллон не перезаправлялся еще ни разу. Ведь для ученых нужно совсем немного вещества из него… Поразительно. Огромное кольцо из 1700-т магнитов и крохотные молекулы для них..

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Рядом с этой заветной комнатой мы увидели склад. Склад и склад, ничего необычного. На самом деле, здесь хранятся всякие запчасти для коллайдеров

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

А еще неподалеку… Очередной Аксесс, в который не могли не зайти со своим любопытством.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

А оказалось, что здесь происходит монтаж очередного, новейшего линейного ускорителя — Linac4

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Совсем скоро в этом тоннеле будут располагаться магниты ускорителя, а пока идет монтаж необходимых коммуникаций

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Руками ничего не трогать!!!

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Очередные километры кабелей

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Геометрия науки

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

В самом начале ускорителя смонтирована какая-то блестящая установка и лежат чертежи.. Посмотрим внимательно, что это такое

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Оооу, так это же источник протонов для Linac4 — мощная микроволновка, которая отделяет протоны от электронов в молекулах водорода, и придает им начальный толчок

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Вот так он выглядит вблизи.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Невероятно дорогая и сложная по устройству штука.

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

Первое, что смонтировано и работает — аварийная система. Логично

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)

И вновь мы, пораженные, возвращаемся на бренную землю, поднявшись из подземелья. Здесь стоит один из магнитов… А там, в 100 метрах под ним, такие же точно составляют длинную, 27-километровую цепочку..

 Путешествие элементарной частицы по большому адронному коллайдеру (26 фото)