Большой адронный коллайдер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

27-километровый подземный туннель, предназначенный для размещения ускорителя LHC.

Подземный зал, в котором будет смонтирован детектор ATLAS. Фотография октября 2004 года, когда работы по постройке детектора только начались.

Большо́й адро́нный колла́йдер (англ. LHC, Large Hadron Collider), строящийся в настоящее время в Европейском центре ядерных исследований CERN (Centre Europeen de Recherche Nucleaire) усилиями физиков всего мира ускоритель, предназначенный для ускорения протонов и тяжелых ионов. Целью проекта LHC прежде всего является открытие бозона Хиггса — последней экспериментально не найденной частицы Стандартной Модели (СМ) — и поиск физики вне рамок СМ. Также большое внимание планируется уделить исследованиям свойств W и Z-бозонов, ядерным взаимодействиям при сверхвысоких энергиях, процессам рождения и распадов тяжелых кварков (b и t).

На коллайдере LHC предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (то есть 14 тераэлектронвольт или 14·10¹² электронвольт) в системе центра масс налетающих частиц, а также ядра свинца с энергией 5,5 ТэВ на каждую пару сталкивающихся нуклонов.

Большой адронный коллайдер строится в существующем туннеле, который прежде занимал Большой Электрон-позитронный коллайдер LEP (Large Electron-Positron Collider). Туннель с периметром 26,7 км проложен на глубине около ста метров на территории Франции и Швейцарии. Технический запуск коллайдера планируется весной 2007 года. Набор данных может начаться летом или осенью того же года. Если запуск ускорителя пойдет по плану, то первые результаты ожидаются в 2008 году.

После пуска LHC будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер Tevatron, который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (США) и Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC, работающий в Брукхейвенской лаборатории (США).

Светимость LHC будет постепенно повышаться от начальной 5·10³² частиц/см²·с до номинальной 1,7·10³⁴ частиц/см²·с, что по порядку величины соответствует светимостям современных B-фабрик BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Выход на номинальную светимость планируется в 2010 году.

Планируется, что на LHC будут работать четыре детектора: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Установки ATLAS и CMS предназначены для поиска бозона Хиггса и «нестандартной физики». Детектор LHCb оптимизирован под исследования физики b-кварков, а детектор ALICE для поиска кварк-глюонной плазмы или кварк-глюонной жидкости в столкновениях ионов свинца.