Игорь Иванов - Удивительный мир внутри атомного ядра

Вопрос: Какое количество детекторов ATLAS будет установлено в этих коллайдерах?

ATLAS — это имя собственное, так назвали именно этот детектор. А что касается детекторов вообще, то вот здесь показано: будет два больших детектора, которые предназначены для всего на свете — ATLAS и CMS (это такие большущие бандуры), плюс два детектора поменьше — ALICE и LHCb. Ну, и еще несколько совсем маленьких. То есть реально там будет семь экспериментов работать, но вот таких крупных — два.

Я сейчас за одну минутку расскажу вам, как это всё делается. Приезжаешь в какую-нибудь исследовательскую группу — на юг Италии, например. Там люди занимаются физикой, есть небольшая группа — два человека плюс три студента, которые тоже реально работают на ATLAS. Как их конкретная работа выглядит? У них есть лаборатория, и там они создали, собрали, тестируют, подключают какой-нибудь маленький кусочек, например, для этого угла. Они внимательно его изучают — год, может быть два. Нужно полностью понять, как это устройство работает, чтобы потом, когда всё соединят, всё было тип-топ. Студенты на этом защищают курсовую или диплом, и так далее.

Потом, когда все эти вещи буквально в десятках, может быть даже в сотнях лабораторий по всему миру исследовали, завершили, всё это собирается в одно место, и потом уже собирают большие детали. Вот, например, здесь в центре — очень важный центральный детектор, его в одном месте собирают. В другом месте собирают кусочки для этих, и так далее. После того, как всё это собрали, их привозят все в ЦЕРН, туда, где эта установка стоит, опускают в шахты и собирают уже на месте. Так что это очень кропотливый труд.

Видите этот центральный детектор, который, как я говорил, очень важный? Он кажется очень мелким, но реально он размером с человека. Вот картинка. Здесь человек сидит и монтирует последние детали для этого большого (в этом масштабе) центрального детектора. Это цилиндр, сплошняком напичканный сложной электроникой. Здесь вот сделано небольшое увеличение, просто чтобы показать, сколько туда проводочков идет. А по каждому проводочку будет идти сигнал, что частица такая-то пролетела здесь, оставила столько-то заряда, и так далее. Когда всё это вместе будет анализироваться — с десятков, сотен тысяч проводочков, — это всё вместе и дает картину того, что же всё же произошло.

А вот пример вещества, которое было создано специально для экспериментов физики элементарных частиц (не в этом эксперименте LHC, а раньше). Это аэрогель, который иногда называют «твердый дым». Это вещество, которое очень легкое и довольно хрупкое к тому же, легче пенопласта. Оно всего в несколько раз тяжелее воздуха, невесомое, полупрозрачное. Его особенность в том, что его коэффициент преломления такой, который не существует ни у какого вещества в природе, — 1,05. Такого почему-то в природе нет. Или как у воды — 1,3, или как у газов — 1,00002. А такого вещества не было, и его пришлось создать. Потому что с помощью этого кусочка очень удобно измерять скорость частицы.

А вот как примерно будет выглядеть — это конечно моделирование — распад той частицы, которую мы ловим (хиггсовского бозона). Я говорил, что столкновения происходят очень часто, поступают миллиарды, триллионы данных. Если перебирать их компьютером, иногда возникают такие события. Каждая такая картина называется событием. Ну, что здесь видно? Это промоделированный вид с торца детектора CMS. Здесь видно, что есть частицы, которые так вот разлетелись, есть частицы, которые досюда долетели и выделили много энергии, и есть те, которые мелкие летают. Так примерно будет выглядеть рождение и распад хиггсовского бозона; за такими событиями люди и будут охотиться.

События не всегда будут такие простые, иногда они будут и сложные. Здесь показано другое столкновение: не протон по протону, а столкновение двух ядер в детекторе ALICE (это тоже моделирование). Представьте: столкнулись два ядра свинца, в них самих уже 400 частиц вместе, да еще куча родилась, и эти тысячи частиц разлетаются в разные стороны из одной точки. Детектор должен не просто посмотреть и сказать: «Ох, сколько частиц!» Он должен измерить все эти траектории, посчитать количество частиц, их энергии, всё это просуммировать вместе и понять, как разлетались эти частицы. То есть в первый самый момент, когда они только столкнулись, как это всё начало двигаться. Всё это требуется, поэтому и создают такую сложную технику.