12 февраля 2010 г.

Ранние этапы создания LHC

На днях собирал материалы про ранние этапы создания LHC и узнал для себя немало нового. Вот некоторые интересные факты.

  • В 1976 году в ЦЕРНе был запущен новый ускоритель протонов SPS на энергию 400 ГэВ. Тогда же начались активные разработки следующего большого церновского ускорителя -- LEP (Большой электрон-позитронный коллайдер). Для этого ускорителя нужно было прокопать новый кольцевой туннель длиной около 30 км, и когда обсуждались параметры этого туннеля, было ясно, что его надо копать с расчетом на будущее, на то, что потом в том же туннеле можно установить и адронный коллайдер.

    В то далекое время сроки работы LEP и тем более LHC были туманными, и по оптимистичным оценкам казалось, что LHC можно будет создать еще в процессе работы LEP. Поэтому всерьез обсуждалась идея разместить в туннеле сразу оба коллайдера -- снизу LEP, сверху -- LHC, как показано на рисунке (сам рисунок взят из доклада на конференции по LHC 1984 года). В результате часть времени работал бы LEP, часть времени -- LHC, а часть времени -- оба, для организации электрон-протонных столкновений.

    По ходу дела от этой реализации пришлось отказаться, т.к. сроки создания LHC все время отодвигались. Однако сама идея никуда не пропала. Сейчас потихоньку разрабатывается проект LHeC (Большой адронно-электронный коллайдер), один из вариантов которого как раз подразумевает установку электронного кольца прямо в туннель LHC.
  • Первоначальные оценки энергии протонов были в районе 8,5-9 ТэВ. Для этого требовалось создать магниты на 10 Тесла, и прототипы таких магнитов действительно были созданы и протестированы в конце 80-х годов. Правда, оказалось, что они получаются не шибко надежные. Поэтому в техническом проекте LHC 1991 года речь идет уже об энергии 7,7 ТэВ.
  • LHC официально был утвержден в качестве следующего большого проекта ЦЕРНа в 1994 году. Конкурентом ему был проект линейного электрон-позитронного коллайдера на энергию порядка 1 ТэВ (опять же, эта идея никуда не пропала, а просто отодвинулась на будущее). Одним из ключевых аргументов в пользу LHC было то, что для него не надо рыть новый туннель. Для справки: стоимость прокладки туннеля составляла более половины всего бюджета LEP, так что LHC был довольно экономичным проектом.
  • В 1994 году предполагалось создание LHC в два этапа: первый этап на энергию протонов 4,5 ТэВ к 2004 году, второй этап -- на энергию протонов 7 ТэВ к 2008 году. Однако в последующие годы благодаря усилиям руководства к проекту LHC удалось подключить сразу несколько стран (вместе с их долей финансирования), так что в новом проекте 1997 года было решено создавать коллайдер к 2005 году сразу, в один этап. Кстати, на нынешние планы LHC -- работать пару лет на энергии 3,5 ТэВ и потом подняться до 7 ТэВ -- можно взглянуть как на возврат к той ранней схеме (но конечно по совсем иным причинам).
  • В 1996 году было подписано соглашение между ЦЕРНом и Министерством науки РФ. В рамках этого соглашения Россия становится членом-наблюдателем ЦЕРНа, но свой вклад она оплачивает не деньгами, а техникой и рабочими руками, как для ускорителей, так и для детекторов. Это на самом деле была очень большая помощь для российской физики элементарных частиц в то время. Подробнее о взаимодействии ЦЕРНа и СССР/России в эти годы см. в книге Николаса Кульберга "ЦЕРН и институты России".
  • С подписанием этого соглашения есть один забавный эпизод. Цитата из статьи "На подступах к эксперименту века":
    ...слова тогдашнего министра науки России Б. Салтыкова, сказанные им в шутку при подписании в 1996 году премьером Правительства РФ В.Черномырдиным документов об участии РФ в работах по созданию коллайдера. Суть их сводилась к тому, что если Черномырдин подпишет это постановление, то потомки его точно похвалят, независимо от его удач или неудач на посту премьера.
    Бедный Черномырдин, потомки этот его шаг забыли!
  • Ну и отдельно отмечу уже от себя -- какой страшный кавардак на публичных серверах ЦЕРНа! Я понимаю, конечно, WWW зародился именно в ЦЕРНе, и именно там вроде бы был первый WWW-сайт. Но когда, копаясь в поисках той или иной информации, я выходил на какие-то древние странички, которые уже никуда не ведут, т.к. все ссылки битые, или ведут, но по кругу, когда никакой единой структуры сайта нет и в помине -- у меня тогда возникало ощущение, словно я брожу в древнем полуразрушенном замке, к которому за века на скорую руку понаделали много пристроек, причем старые надстройки погребены под новыми. Забавно.
Полную версию хронологии создания LHC, надеюсь, скоро выложат на "Элементах". А пока для затравки рекомендую видеоролик с этапами создания LHC. Меня там особенно поразило, как при демонтаже LEP грубой силой, огромными секаторами перекусывают всю инфраструктуру, соединяющую магниты друг с другом. Нечто похожее я видел в недавнем ролике с ремонтом магнитов на LHC, когда техник болшим гаечным ключом долбил по магниту. Высокие технологии! :)

4 комментария:

  1. Вспоминается эксперимент аннигиляции протон-антипротон, в котором открыли существование W-бозона. Возможно, первый таких масштабов.

    ОтветитьУдалить
  2. Это как раз было на SPS, после того, как его превратили из просто протонного ускорителя в протон-антипротонный коллайдер.

    ОтветитьУдалить
  3. Продолжая околокомпьютерный оффтопик. По моему, в ЦЕРНе всё, что связано с компьютерами находится в состоянии дичайшего бардака. Я удивляюсь как оно вообще работает

    ОтветитьУдалить
  4. Анонимный14/2/10 16:25

    Игорь, извините, что пишу не по теме, но вы не хотели бы прокомментировать (или попросить кого-то из коллег прокомментировать) новую (для широкой публики) горячую тему из теорфизики
    http://science.slashdot.org/story/10/01/10/1936240/The-End-Of-Gravity-As-a-Fundamental-Force?

    ОтветитьУдалить