От зимней спячки к научным прорывам: как ученые готовят БАК к раскрытию тайн материи

В отличие от бытовых устройств, таких как микроволновки или компьютеры, которые включаются мгновенно, запуск Большого адронного коллайдера (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) требует тщательной подготовки, занимающей несколько недель. Каждый год инженеры и физики ЦЕРН проводят перезапуск коллайдера и его экспериментов, чтобы обеспечить точность данных о столкновениях частиц и исследовать тайны Вселенной.

БАК в ЦЕРН является крупнейшим и наиболее мощным ускорителем частиц в мире, который сталкивает протоны на высочайшей энергии, создавая новые частицы для изучения. Эксперименты, такие как ATLAS , требуют точной калибровки оборудования для получения достоверных данных о столкновениях частиц.

Каждую зиму БАК и его эксперименты приостанавливают работу для технического обслуживания и экономии энергии в холодный период. Весной начинается подготовка к новому сезону сбора данных. Технические специалисты и инженеры перезапускают ускоритель, а физики готовят эксперименты для сбора данных от частиц, создаваемых коллайдером.

Первым этапом является тестирование детекторов с помощью космических лучей, которые всегда доступны благодаря природе. Эти субатомные частицы, образующиеся при взаимодействии космических частиц с атомами в атмосфере, позволяют проверить работу детекторов и убедиться в их исправности.

Однако космические лучи недостаточны для полной проверки оборудования, поэтому используют более контролируемый источник — субатомные всплески. В марте команда ускорителя создаёт такие всплески, направляя протоны на коллиматор, что вызывает большое количество частиц, движущихся вдоль ускорительного трубопровода.

Этот мощный поток частиц позволяет проверить синхронизацию и правильную работу всех детекторов эксперимента ATLAS. Кроме того, для калибровки некоторых детекторов, таких как Tile калориметр ATLAS, требуется дополнительное тестирование с использованием мюонов — частиц, аналогичных электронам, но более тяжелых.

В конце марта проводится тест, при котором протоны слегка касаются коллиматора, создавая мюоны, движущиеся параллельно ускорительному трубопроводу. Эти мюоны проходят через детекторы калориметра, позволяя калибровать их и обеспечить точный сбор данных.

После завершения всех тестов БАК снова готов к работе . Коллайдер разгоняет протоны до максимальной энергии и вызывает их столкновения. Спустя около десяти недель тестов начинается новый сезон сбора данных, открывая возможности для новых научных открытий и углубления понимания Вселенной.