Рубрика «БАК»

В Большом адронном коллайдере (БАК), подземном ускорителе частиц длиной 27 километров, пересекающем границу между Швейцарией и Францией, два пучка частиц сталкиваются друг с другом, двигаясь со скоростью, близкой к скорости света. Результаты высокоэнергетических столкновений дают нам информацию о фундаментальных взаимодействиях и простейших составляющих материи. Для того, чтобы удерживать пучки на круговой траектории внутри ускорителя, требуется постоянное воздействие магнитного поля. Отвечают за это сверхпроводящие дипольные магниты, которые с помощью сильного магнитного поля отклоняют пролетающий сгусток частиц на небольшой угол.

Разработка и поддержание работоспособности таких комплексных электротехнических систем — очень важная инженерная задача, в которой используются современные инновационные решения. В своей заметке мы расскажем о том, как с помощью мультифизического моделирования в COMSOL Multiphsycics® инженеры Европейского центра ядерных исследований (CERN) исследовали переходные процессы в сверхпроводящих магнитах и магнитных цепях БАК для создания системы защиты от отказов, которая позволит избежать дорогостоящего простоя систем охлаждения коллайдера.

Анализ срывов сверхпроводимости магнитов Большого адронного коллайдера в CERN - 1Читать полностью »

Кому какое дело до частиц? Почему физики, специализирующиеся на них, так ими интересуются?

На самом деле нам интересны не частицы сами по себе.

Вот вам аналогия: представьте, что вас заинтересовали города римской империи и то, как они функционировали. Из-за этого вы можете начать изучать римскую архитектуру. Возможно, вас заинтересует, как они строили свои здания и акведуки. Затем, вероятно, вы перейдёте к надёжности их арок и фундаментов, а с них – на свойства кирпичей и строительного раствора. Но интересуют вас не кирпичи и раствор – это только средства для достижения цели. Вы хотите рассматривать их как часть более общих вопросов разработки и постройки римских зданий, их красоты и их надёжности, позволившей им пережить столетия.

Природа – самый плодотворный и древний архитектор. Мы живём в окружении красоты и загадок – дубов и вулканов, закатов и бурь, красивой луны и неисчислимых песчинок на пляже. Пару столетий назад учёные сделали вывод, что разнообразие этой архитектуры можно лучше понять, если принять, что материя состоит из различных атомов – «элементов». Так они и начали интересоваться атомами, «элементарными» строительными кирпичиками природы, как о них тогда думали.
Читать полностью »

image

Тёмная материя – вещь более неуловимая, чем утерянные ключи от машины, и более загадочная, чем горящий на приборной панели автомобиля значок. Она, вероятно, существует, и если да – из неё состоит большая часть материи Вселенной. Она может состоять из частиц, и если да, и если учёным повезёт – то Большой адронный коллайдер (БАК) сможет создать некоторые из них. В любом случае, в экспериментах, проводимых на БАК, можно искать и такие частицы (хотя, возможно, легче будет найти ключи от машины).

В этой статье я попробую ответить на очевидные вопросы по поводу того, как учёные с БАК могут наблюдать эффекты, оказываемые новой необнаружимой частицей, и как они могут получить доказательства того, что эта частица и правда принадлежит к тёмной материи.

Детектив: Вы хотите обратить моё внимание ещё на что-нибудь?
Шерлок Холмс: На странное ночное происшествие с собакой.
Детектив: Но собака ночью ничего не сделала.
Шерлок Холмс: Это и было странно.

— А. К. Дойл

Как эксперименты на БАК могут обнаружить необнаружимое?

Читать полностью »

Последний великий проект советской науки: коллайдер в Протвино - 1

В ста километрах от Москвы, рядом с наукоградом Протвино, в лесах Подмосковья закопан клад в десятки миллиардов рублей. Выкопать и украсть его нельзя — навечно упрятанный в землю, он несет ценность только для истории науки. Речь идет об ускорительно-накопительном комплексе (УНК) Института физики высоких энергий Протвино — законсервированном подземном объекте размером почти с Большой адронный коллайдер.

Длина подземного кольца ускорителя — 21 км. Основной тоннель диаметром 5 метров проложен на глубине от 20 до 60 метров (в зависимости от рельефа местности). Кроме того, было построено множество вспомогательных помещений, связанных с поверхностью вертикальными шахтами. Если бы протонный коллайдер в Протвино удалось сдать в срок раньше БАК, в мире фундаментальной физики появилась бы новая точка притяжения. Далее — об истории главного советского коллайдера, на котором могла бы коваться физика будущего.
Читать полностью »

БАК увеличил аптайм до 70% и ставит рекорды по количеству столкновений - 1
Небольшая часть сотрудников коллаборации CMS на фоне полномасштабной фотографии компактного мюонного соленоида (CMS)

На Большом адронном коллайдере обрабатывается как никогда много столкновений протонов: примерно 1 миллиард в секунду. Это очень много. Изначально коллайдер не предполагалось использовать настолько интенсивно. Только в этом году БАК собрал больше данных, чем за все предыдущие годы эксплуатации, вместе взятые.

Главная причина увеличения количества экспериментов — высокая надёжность коллайдера даже с повышением энергии до 13 ТэВ. На БАК почти не было простоев в этом году. Физики сейчас пытаются собрать больше информации о бозоне Хиггса — элементарной частице, которая образуется примерно один раз на миллиард столкновений.
Читать полностью »

Как одна из первых проверок специальной теории относительности может привести к созданию величайшего ускорителя частиц всех времён.

Кажется, что прошлое остаётся таким, каким мы его оставляем, а настоящее постоянно движется; оно окружает тебя нестабильностью.
Том Стоппард

Каждое естественное явление, наблюдавшееся нами во всей Вселенной, состоит из одних и тех же частиц: протонов, нейтронов и электронов, вместе с фотонами. По крайней мере, обычно так считается, но вместе с ними в деле участвует огромное количество нейтрино, антинейтрино, сверхмассивное количество тёмной материи, а также, набор нестабильных высокоэнергетических частиц. Одна из них, мюон, стала темой очень интересного вопроса от пользователя MegaN00B:

Недавно в вашем блоге вы упомянули, что космические лучи, входя в атмосферу, порождают частицы (мне кажется, мюоны), и то, как относительность помогает мюонам пройти дальше, чем они могли бы, поскольку они должны распадаться до того, как достигнут поверхности.
А как бы выглядел этот путь с точки зрения мюона?

Начнём сначала, и расскажем вам про мюоны.

Спросите Итана №90: Мюоны, относительность и новый рекорд - 1
Читать полностью »

Физики из ЮАР уловили признаки тяжёлого бозона Мадала, который взаимодействует с обычной и тёмной материей - 1
Признаки тяжёлых бозонов массой около 270 и 750 ГэВ по результатам обработки экспериментальных данных ATLAS и CERN. Иллюстрация из ежегодного отчёта южноафриканской группы ЦЕРН за 2015-2016 гг (стр. 22)

Два отдельных эксперимента на детекторе ATLAS и компактном мюонном соленоиде (CMS) в Большом адронном коллайдере ЦЕРН дают основания предполагать существование новой элементарной частицы массой около 270 ГэВ. Согласно расчётам теоретических физиков из Южно-Африканской Республики, Индии и Швеции, для нового бозона среднеквадратичное отклонение от математического ожидания по абсолютной величине не превышает три сигма, т.е. вероятность попадания очередного фактического значения в доверительный интервал составляет 99,7%.
Читать полностью »

Наша Стандартная модель элементарных частиц и взаимодействий не так давно стала настолько полной, насколько вообще можно было желать. Все до единой элементарные частицы – во всех их возможных видах – создали в лаборатории, измерили, и для всех определили свойства. Дольше всех державшиеся верхний кварк, антикварк, тан-нейтрино и антинейтрино, и, наконец, бозон Хиггса, пали жертвами наших возможностей.

А последняя – бозон Хиггса – ещё и решила старую задачу физики: наконец, мы можем продемонстрировать, откуда элементарные частицы берут свою массу!

Величайшая нерешённая задача современной физики: почему гравитация такая слабая? - 1

Это всё круто, но наука-то не заканчивается в момент окончания решения этой загадки. Наоборот, она поднимает важные вопросы, и один из них, это «а что дальше?». Насчёт Стандартной модели можно сказать, что мы ещё не всё знаем. И для большинства физиков один из вопросов особенно важен – для его описания давайте сначала рассмотрим следующее свойство Стандартной модели.
Читать полностью »

Работу Большого адронного коллайдера пришлось приостановить из-за хорька - 1
Не подскажете, как пройти к БАК?

Большой адронный коллайдер — одна из самых сложных систем, когда-либо созданных человеком. В конструкции коллайдера используются десятки тысяч различных деталей и узлов. Логично — если система сложная, то и ломается она чаще. В этом отношении с БАК повезло — ломается он довольно редко.

Все это — благодаря большому количество технических специалистов, которые обслуживат коллайдер день и ночь, причем делают это очень скурпулезно. Тем более сильным было удивление работников системы, когда БАК пришлось отключить из-за неполадок с системой питания коллайдера. А причина поломки, говорят специалисты — хорек, который погрыз трансформатор и почти моментально погиб из-за высокого напряжения. Животное попробовало на вкус 66-киловольтный трансформатор, пишет «Интерфакс».
Читать полностью »

ЦЕРН выложил в открытый доступ 300 ТБ данных, виртуальную машину Linux CERN 6 и инструменты для анализа - 1

В эти выходные ЦЕРН порадовал физиков со всего мира, опубликовав в открытом доступе 300 терабайт данных с коллайдера. Студенты и школьники могут скачать эти данные и использовать для курсовых и лабораторных работ. Возможно, какой-нибудь любитель даже обнаружит скрытые корреляции, которые ускользнули от внимания специалистов ЦЕРН.

Причины такого решения объяснила Кати Лассила-Перини, работающая на детекторе компактный мюонный соленоид: «После того, как мы исчерпали наши возможности по анализу данных, мы не видим причин, почему не сделать их доступными для всех, — сказала она. — Здесь многочисленные выгоды: начиная с того, что они подогреют интерес старшеклассников к науке, и заканчивая подготовкой специалистов по физике элементарных частиц завтрашнего дня. И лично для меня, как координатора проекта хранения данных компактного мюонного соленоида, это важная часть обеспечения доступности наших исследовательских данных».
Читать полностью »