Большой адронный коллайдер в работе: LHC на «Элементах»
24.08.2018
Основные технические этапы
После очень успешного в техническом плане 2016 года , коллайдер готов идти в 2017 году на новые рекорды. Если ранее пиковая светимость коллайдера достигала 140% от проектной, то сейчас это значение планировалось поднять до 170%. При той высокой эффективности, которую коллайдер показал годом ранее (более половины всего рабочего времени шли реальные столкновения), ожидалось к концу 2017 году накопить интегральную светимость 45 fb−1 в детекторах ATLAS и CMS. В связи с укороченным ускорительным годом планировалось продолжать работу с протонными пучками вплоть до начала декабря; сеанс ядерных столкновений в 2017 году не предусмотрен.
В середине лета, однако, возникла неожиданная техническая проблема в одной из вакуумных секций, которая на время заставила ускоритель сильно сбавить темп. Поскольку устранить проблему без остановки коллайдера не удалось, техники подобрали режим столкновений в обход инструментальных ограничений, и к осени набор данных возобновился еще более ударными темпами. Пиковая мгновенная светимость достигала 206% от номинальной, что впервые позволило реализовать схему выравнивания светимости в детекторах ATLAS и CMS. По итогам года была набрана светимость 50 fb−1 в детекторах ATLAS и CMS. В конце года были также проведены специальные сеансы протонных столкновений: на пониженной энергии, для сравнения последующего с ядрами, и с расфокусированными пучками, для изучения мягких адронных процессов. Полноценного сеанса ядерных столкновений в 2017 году не было, однако 12 октября на LHC были впервые опробованы столкновения ядер ксенона .
Для достижения этих показателей, однако, потребовалось справиться с некоторыми техническими трудностями, ограничивавшими светимость коллайдера. Традиционная зимняя пауза в этот раз растянулась на несколько месяцев . В ходе нее один из дипольных магнитов коллайдера был заменен на новый, а предварительный ускоритель SPS получил новую систему сброса пучков. Ремонт и тестирование были завершены к концу апреля. 28 апреля протонные пучки начали вновь циркулировать в главном кольце LHC, а в конце мая начались протонные столкновения . Интенсивность пучков быстро повышалась, и к концу июня пиковая светимость достигала уже 155% от проектной.
Научные результаты 2017 года
2016 год принес рекордно большой объем статистики на энергии столкновений 13 ТэВ. Первую половину 2017 года коллаборации завершали самые горячие анализы и публиковали научные результаты, касавшиеся, прежде всего, поисков Новой физики. Сенсаций они пока не приносят и лишь закрывают некоторые из обнаружившихся ранее отклонений при больших инвариантных массах. Появляются, впрочем, и новые намеки на отклонения ( в поисках суперсимметрии и в VH-канале при 3 ТэВ ), однако, в силу своей небольшой статистической значимости, они не вызывают у теоретиков былого интереса. Свойства хиггсовского бозона, которые вырисовываются по результатам 2016 года, также не демонстрируют существенных отклонений от Стандартной модели.
На этом фоне выделяется череда разнообразных позитивных результатов коллаборации LHCb . Во-первых, она раз за разом сообщает о подтверждении аномалий в распадах B-мезонов , подпитывая живой интерес теоретиков (см., например, новость На LHC обнаружен еще один намек на нарушение Стандартной модели ). Большинство этих результатов, кстати, всё еще базируется на статистике сеанса Run 1, и физикам остается только предвкушать новые открытия, скрывающиеся в данных сеанса Run 2. В целом, отклонения в свойствах B-мезонов от ожиданий Стандартной модели постепенно становятся самой горячей темой во всей коллайдерной физике частиц.
Во-вторых, LHCb с завидной регулярностью сообщает об открытии новых адронов. В марте, например, их было открыто сразу пять штук в одном-единственном анализе. В-третьих, на LHCb неожиданно для всех стартовала научная программа по столкновению протонов с ядрами различных инертных газов — и эти эксперименты уже помогают астрофизикам разобраться с загадками космических антипротонов .
