Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Какими будут новые коллайдеры

Ключевые слова:  CERN, Russia and Dubna Member States, Интервью, Коллайдеры

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

01 сентября 2015

О том, какими будут новые коллайдеры, какие частицы на них будут изучать и какое отношение к этому будет иметь Россия, «Газете.Ru» рассказал специалист по ускорительным технологиям из CERN Эцио Тодеско.

Конференция коллаборации RDMS (Russia and Dubna Member States), работающей на эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) и отвечавшей за строительство ряда важных частей этого детектора, проходит каждый год. Конференция 2015 года в Варне была посвящена обсуждению горизонтов физики элементарных частиц, открывающихся со вторым рабочим запуском Большого адронного коллайдера. Физики и ускорительщики обсудили возможные модели новой физики, следы которой ученые надеются увидеть уже в ближайший год, а также варианты долгосрочного развития БАК. Кроме того, обсуждался проект будущего кольцевого коллайдера — адронной или лептонной машины, которая может быть построена в Европейской организации ядерных исследований (CERN) в 100-километровом тоннеле в 2030-е годы.

При этом Россия до сих пор не является ассоциированным членом CERN. По словам министра образования и науки России Дмитрия Ливанова, это произойдет до конца 2015 года.

— Эцио, расскажите, каковы планы CERN на существующем коллайдере — БАК?

— Сейчас мы наконец начинаем работать на энергии, близкой к проектной, — 13 ТэВ (проектная — 14 ТэВ). Кроме того, после проведенного в 2013–2015 годах апгрейда, когда мы сменили все проблемные соединения между сверхпроводящими магнитами (они вызвали в 2008 году аварию, выведшую машину из строя на год), мы выходим на плановую светимость — во время работы в 2012 году мы достигли лишь 75% плановой светимости.

Это значит, что число столкновений протонов, в которых мы ищем интересные нам частицы, станет на треть выше.

С этими параметрами мы проработаем до середины 2018 года, после чего коллайдер остановится на полуторагодовой апгрейд, после которого мы планируем выйти на финальную энергию столкновений в 14 ТэВ и на светимость в два раза больше проектной.

Так мы проработаем до конца 2022 года, а затем остановимся на 2,5 года, чтобы кардинально улучшить нашу машину. Этот коллайдер будет называться HL-LHC — High Luminosity LHC, энергия столкновений останется той же, а светимость должна увеличиться в 5–7 (возможно, 10) раз от номинальной. Что это значит? Значит, мы сможем за год собирать тот же объем данных, что при текущих параметрах мы соберем за пять лет, и получить в три раза лучшее разрешение. Этот проект финансируется CERN и сейчас уже находится на завершающих стадиях планирования и конструирования, и мы приступаем к производству. Это горизонт, который мы видим для БАК.

— Думаете ли вы о том, что придет на смену БАК?

— Да, конечно! Главное, что следует сказать: наши будущие планы будут очень сильно зависеть от того, что мы обнаружим на БАК. Причем принципиально важные ответы мы, наверное, получим уже в ближайший год — увидим ли мы новую физику, что это будут за частицы. Это будет важный период и с точки зрения технологий — мы увидим, насколько мы сильны, сможем ли мы добиться стабильной работы с максимально возможными характеристиками такого гигантского и сложного механизма.

Несмотря на эти неопределенности, CERN уже приступила к проработке возможных сценариев работы после окончания проекта БАК.

То есть общий план такой: сейчас у нас есть наш прибор, мы стараемся добиться от него максимальной производительности в сборе данных. Через 10 лет мы его частично перестраиваем, светимость увеличивается так, что мы можем получать в 10 раз больше данных. А через 20 лет мы строим новый прибор.

Расположение 100-километрового будущего кольцевого коллайдера относительно 27-километрового Большого адронного коллайдераРасположение 100-километрового будущего кольцевого коллайдера относительно 27-километрового Большого адронного коллайдера

CERN

— Что это будет за ускоритель?

— В целом сейчас рассматриваются три возможности. Первое — адронный коллайдер, где сталкиваются протоны, как в БАК. Второе — лептонный коллайдер, как предшественник БАК в его тоннеле — LEP, коллайдер электронов и позитронов. И третья возможность, но она, на мой взгляд, менее интересна, — столкновение адронов с лептонами. Сейчас мы находимся на стадии мозгового штурма и не отметаем ни одну из этих возможностей. Какой именно прибор окажется в новом большом тоннеле — сейчас идет речь о кольце длиной 100 км на площадке CERN, — покажет физика.

Сегодня можно говорить о том, что технологически мы наиболее готовы к строительству электрон-позитронного коллайдера. То есть готовых решений нет, это нетривиальная задача, но есть понимание, как в реалистичные сроки разработать нужные технологии.

Для адронного коллайдера нам предстоит действительно толкать вперед технологии в большом числе аспектов, это серьезный вызов. Именно поэтому мы уже сейчас начинаем исследования для разработки технологий, нужных для создания такого прибора.

— В чем состоят основные сложности?

— Небольшой парадокс состоит в том, что ускоритель на 99% состоит из магнитов, которые не ускоряют частицы, и только 1% — непосредственно ускоряющих. Большая часть магнитов производят электромагнитное поле, изгибающее траекторию частицы так, чтобы она удерживалась в кольцевом ускорителе.

Зависимость между энергией и радиусом кривизны линейна, поэтому если вы хотите увеличить энергию, придется усилить и магнитное поле, иначе просто не получится удержать частицы на этой траектории. Это как если вы поворачиваете с шоссе: нельзя ехать слишком быстро, иначе вы вылетите с дороги. То есть при росте энергии нужно синхронно увеличивать магнитное поле (поэтому эти приборы называют синхротронами).

Сейчас на БАК мы работаем с магнитным полем в 8 тесла — это на несколько порядков больше величины магнитного поля Земли. Если мы хотим увеличить энергию столкновений, мы должны или построить сильно больший тоннель (тогда радиус кривизны станет больше), или увеличить магнитное поле. План на будущий кольцевой коллайдер (программа FCC — Future Circular Collider) — увеличить энергию в семь раз, в два раза обеспечить увеличение магнитного поля — с 8 до 16 тесла и еще в три с половиной раза увеличить длину тоннеля — с 27 до 100 км.

16 тесла — это верхний предел того сверхпроводящего материала, который мы сейчас изучаем, — станнида триниобия, Nb3Sn. Это один из первых найденных людьми сверхпроводников (он был открыт в 1954 году), но использование его гораздо сложнее и дороже, чем титаната ниобия NbTi, который используется на БАК. Nb3Sn до настоящего времени использовался в ЯМР, но не в ускорителях. Магниты ускорителей гораздо сложнее, и нам предстоит эти технологии разработать.

— Несколько лет назад активно обсуждался проект Международного линейного коллайдера. Каков его статус сейчас?

— Да, это правда, несколько лет назад обсуждения вокруг этого проекта велись более активно — на размещение его претендовали и CERN, и Дубна, и площадка в Японии. Но сейчас в качестве флагманского проекта мировое сообщество склоняется к кольцевому ускорителю. Тем не менее ILC — International Linear Collider — все еще может быть построен, если в этом будет заинтересована Япония как страна-хозяйка, хотя и другие страны могут внести вклад.

— Когда будет принято решение о том, каким будет будущий коллайдер?

— Относительно скоро, научное сообщество не может одновременно двигать все направления, я думаю, до 2018 года мы придем к консенсусу о том, каким будет следующий флагманский проект. Понятно, что когда эти коллайдеры будут построены, большинство из нас уже уйдет на пенсию, но это типичная ситуация для физики частиц — горизонт планирования в 10–20 лет. В 1970-е годы люди также говорили об ускорителях, которые построили уже те, кто пришел им на смену.


Источник: Газета.ру




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ещё немного про звезды...
Ещё немного про звезды...

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Не только производные: как рассчитать кривизну пластины. Фуллерен и антибиотик. О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дерваальсовом магнитном топологическом изоляторе. Девятая Всероссийская конференция с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.