 Большой адронный коллайдер по своими параметрам превосходит предшественников. Прежде всего, он будет создавать пучки протонов более высоких энергий, чем когда-либо прежде. Почти 7 тыс. магнитов, охлаждаемых жидким гелием до температуры ниже 2 градусов Кельвина, направляют и фокусируют два пучка протонов, летящих со скоростью, отличающейся от скорости света не более чем на одну миллионную процента. Каждый протон будет иметь энергию около 7 ТэВ, т.е. в 7 тыс. раз превышающую энергию покоя, содержащуюся в его массе (в соответствии с соотношением Эйнштейна E = mc 2 ). Это приблизительно в семь раз превышает энергию нынешнего рекордсмена — коллайдера Теватрон в Национальной лаборатории ускорителей им. Ферми в Батавии, штат Иллинойс. Важно также, что БАК рассчитан на то, чтобы создавать пучки с интенсивностью в 40 раз большей, чем удается достичь на Теватроне. При выходе на проектную мощность все циркулирующие в нем частицы будут нести энергию, примерно равную кинетической энергии 900 автомобилей, едущих со скоростью 100 км/ч, или достаточную, чтобы вскипятить 2 тыс. л воды.
Протоны будут двигаться в виде 3 тыс. сгустков, распределенных вдоль всей 27-километровой окружности коллайдера. Каждый сгусток, содержащий до 100 млрд протонов, в точках столкновений будет иметь длину в несколько сантиметров (как швейная игла) и диаметр всего 16 микронов (как самый тонкий человеческий волос). Иглы, сталкиваясь в зонах расположения детекторов, создадут более 600 млн столкновений частиц в секунду. Эти столкновения, или события, как их называют физики, фактически будут происходить между частицами, из которых состоят протоны, — кварками и глюонами. При максимальной энергии частиц будет высвобождаться приблизительно одна седьмая энергии, содержащейся в исходных протонах, или приблизительно 2 ТэВ. Четыре гигантские системы детекторов, самый большой из которых занял бы половину собора Нотр-Дам в Париже, а самый тяжелый содержит железа больше, чем Эйфелева башня, будут измерять параметры тысяч частиц, разлетающихся при каждом столкновении. Несмотря на огромный размер детекторов, монтаж отдельных элементов должен производиться с точностью 50 микронов.
Краткие факты
Скорость протовнов:
99,9999991% от скорости света
Число протонов в сгустке:
до 100 млрд (1011)
Число сгустков:
до 2808
Число прохождения пучками протонов зон детекторов:
до 31 млн в секунду, в 4 зонах
Число столкновений частиц при пересечении:
до 20
Оъем данных на одно столкновение:
около 1,5 МБ
Число частиц Хиггса:
1 каждые 2,5 секунды (при полной интенсивности пучка и согласно определенным предположениям о свойствах частиц Хиггса)
Почти 100 млн каналов данных, идущих от каждого из двух основных детекторов, могли бы за секунду заполнять 100 тыс. компакт-дисков, которые за шесть месяцев могли бы образовать штабель, достигающий Луны. Поэтому вместо того чтобы записывать всю информацию, в экспериментах предлагается использовать системы запуска и сбора данных, действующие как фильтр. Записывать и помещать в архив центральной вычислительной системы БАК в ЦЕРН (Европейская лаборатория по физике элементарных частиц и «родной дом» коллайдера) будут только 100 событий в секунду, представляющих наибольший интерес.
Несколько тысяч компьютеров в ЦЕРН будут обрабатывать первичные данные и формировать базы, удобные для последующего анализа. Дальнейшая работа будет проводиться на распределенной вычислительной сети (GRID), объединяющей десятки тысяч компьютеров в институтах во всем мире, связанных с дюжиной крупных центров на трех континентах, которые в свою очередь соединены с ЦЕРН выделенными оптическими кабелями.
track-traid.comскачать dle 12.1 |
