БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР

БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР

БОЛЬШО́Й АДРО́ННЫЙ КОЛЛА́ЙДЕР (БАК; Large Hadron Collider, LHC) — ускоритель для разгона протонов и тяжелых ионов; создан в исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (см. ЕВРОПЕЙСКИЙ ЦЕНТР ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ) (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN). Периметр ускорителя составляет около 27 километров. Коллайдер предназначен для ускорения встречных пучков элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии — адронов.
Идея создания Большого адронного коллайдера появилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Строительство ускорителя началось в 2001 году, после окончания работ в CERN над Большим электрон-позитронным коллайдером (Large Electron-Positron Collider, LEP). В Большом адронном коллайдере предполагается сталкивать протоны (см. ПРОТОН (элементарная частица)) с суммарной энергией 14 ТэВ (14 тераэлектронвольт или 141012 электронвольт), а также ядра свинца с энергией 5,5 ГэВ на каждую пару сталкивающихся нуклонов.
Большой адронный коллайдер создан в туннеле, который прежде занимал LEP. Туннель с длиной окружности 26,7 км проложен на глубине около ста метров под землей на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита (см. МАГНИТ), общая длина которых превышает 22 км. Их монтаж был окончен в ноябре 2006 года. Рабочая температура магнитов — 1,9 K (?271 °C). При такой температуре магниты становятся сверхпроводящими и могут держать сверхсильное магнитное поле. Для охлаждения магнитов создана специальная криогенная линия на жидком гелии. Пуск коллайдера намечен на осень 2008 года. Большой адронный коллайдер должен стать самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер Tevatron Национальной ускорительной лаборатории (США) и релятивистский коллайдер тяжелых ионов RHIC Брукхейвенской лаборатории (США). В создании БАК принимали участие ученые из многих стран мира, в том числе и из России.
Для фиксации результатов исследований предназначены четыре детектора: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Установки ATLAS и CMS предназначены для поиска бозона (см. БОЗОН) Хиггса. Детектор LHCb оптимизирован под исследования физики b-кварков, а детектор ALICE для поиска кварк-глюонной плазмы или кварк-глюонной жидкости в столкновениях ионов свинца. Большой адронный коллайдер рассчитан на потребление около 700 Гвт/ч электроэнергии в год.
Большой адронный коллайдер предназначен для экспериментальной проверки ряда научных идей, связанных с Общей теорией относительности (см. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ) и Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий. БАК позволит изучить свойства топ-кварков, кварк-глюонной плазмы, провести эксперименты по фотон-фотонным и фотон-адронным столкновениям, доказать или опровергнуть существование бозона Хиггса и суперсимметрии, проверить так называемые экзотические теории, выдвинутые физиками в конце 20 века, а также исследовать свойства W- и Z-бозонов, ядерных взаимодействия при сверхвысоких энергиях, процессы рождения и распада тяжелых кварков.