Лиза Рэндалл - Достучаться до небес - Научный взгляд на устройство Вселенной

Вновь дело дошло до запуска БАКа 20 ноября 2009 г., и на этот раз все прошло с поразительным успехом. Мало того, что протонные пучки впервые за год закружились по тоннелю… Через несколько дней они наконец столкнулись, породив потоки частиц, которые направились прямиком в экспериментальные детекторы. Лин признал, что БАК работает даже лучше, чем он ожидал; это замечание показалось мне несколько странным—удивительно слышать такое от человека, трудами которого эта замечательная установка воплотилась в жизнь.

Маурицио Пьерини, молодой итальянский ученый, объяснил мне, что имел в виду Лин. Тесты, которые при настройке LEP в 1980–е годы заняли 25 суток (тогда по этому же тоннелю циркулировали пучки электронов и позитронов), на этот раз завершились меньше чем за неделю. Протонные пучки получились замечательно точными и стабильными. И все протоны послушно двигались по заданной траектории — отклонений почти не было. Оптика работала, стабильность сохранялась, трасса была восстановлена успешно. Реальные пучки полностью соответствовали тому, что показывали компьютерные модели.

Надо сказать, что экспериментаторы были очень удивлены, когда в 17:00 в воскресенье, всего через пару дней после начала новых испытаний, им сообщили, что на следующий день будут проведены первые столкновения. Считалось, что между возобновлением генерации пучков после аварии и первыми реальными столкновениями, которые можно будет наблюдать и измерить, должно пройти какое‑то время. А оказалось, что возможность испытать регистрирующую аппаратуру на реальных протонных пучках — а не на космических лучах, которыми экспериментаторы пользовались, ожидая пуска коллайдера — уже близка. Однако сообщили им об этом только накануне, а это означало, что нужно срочно перенастраивать компьютерные триггеры, которые должны сообщать компьютерам, какие именно столкновения интересуют экспериментаторов. Маурицио живо описал охватившую всех тревогу: ведь никто не хотел упустить первую реальную возможность провести эксперимент. На тэватроне, к примеру, результаты первого теста оказались испорчены из‑за случайного совпадения частот циркуляции пучка и записывающей системы. Никому не хотелось повторения подобной неудачи. Конечно, наряду с тревогой все заинтересованные лица чувствовали сильнейшее возбуждение.

РИС. 28. Краткий очерк истории БАКа

23 ноября 2009 г. в Большом адронном коллайдере наконец-то произошло первое столкновение частиц. Миллионы протонов столкнулись со встречным сгустком таких же протонов при инжекционной энергии в 900 ГэВ. Это означало, что после многих лет ожидания запланированные эксперименты нач

нут записывать результаты первых протонных столкновений в кольце БАКа.

Вскоре после этого протоны в кольце начали слегка разгонять; сначала были получены пучки с энергией 1,18 ТэВ — самые высокоэнергетические циркулирующие пучки за всю историю исследований. Всего через неделю после первых столкновений, 30 ноября, эти высокоэнергетические протоны встретились. Суммарная энергия столкновения, составившая 2,36 ТэВ, превзошла все ранее достигнутое и побила рекорд Лаборатории имени Ферми, продержавшийся восемь лет.

Результаты столкновения пучков регистрировали три различных детектора, и за следующие несколько недель были зафиксированы десятки тысяч таких столкновений. Эти столкновения, конечно, не обещали новых физических теорий, но оказались невероятно полезны для тестирования экспериментальных детекторов и исследования фона Стандартной модели — событий, которые не раскрывали еще ничего нового, но могли бы в принципе помешать реальным открытиям.

Физики–экспериментаторы всего мира с радостью встретили успех БАКа и достигнутые на нем рекордные энергии. Примечательно, кстати, что этот результат был получен в последний момент — еще чуть–чуть, и в середине декабря установку предстояло остановить до марта будущего года, так что вопрос стоял просто: либо декабрь, либо ждать еще несколько месяцев. Джефф Ричман, экспериментатор из Санта–Барбары, работающий на БАКе, рассказал мне об этом на конференции по темной материи. Оказалось, что он заключил пари с одним физиком из Лаборатории имени Ферми о том, сможет ли БАК до конца 2009 г. получить более высокоэнергетические столкновения, чем тэватрон в Фермилабе. По его веселому настроению было ясно, кто выиграл пари.