Запуск коллайдера

LHC (Large Hadron Collider, Большой адронный коллайдер) – самый высокоэнергичный ускоритель элементарных частиц в мире.

Расположен вблизи Женевы, на границе Франции и Швейцарии в туннеле, где ранее был его предшественник LEP (Large Electron-Positron Collider, Большой электрон-позитронный коллайдер). Входит в ускорительный комплекс CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, Европейский центр ядерных исследований) и предназначен для решения многих вопросов фундаментальной науки, в том числе – обнаружения и исследования бозона Хиггса.

19 сентября 2008 года на LHC произошла масштабная авария, которая стала причиной приостановки основной работы. На отладку аппаратуры пока ушло восемь месяцев. Предполагается, что в состоянии калибровки детекторы LHC пробудут до следующего сентября. О том, что произошло в CERN за это время, и в каком состоянии ускоритель сейчас, рассказывает Илья Орлов, сотрудник ИЯФ СО РАН, участник разработок в CERN.

В сентябре прошлого года на LHC произошла авария. Напомните, пожалуйста, что конкретно случилось?

10 сентября был запущен комплекс: впервые протонные пучки прошли по всему кольцу в обоих направлениях. И примерно через неделю после этого случилась достаточно масштабная авария. Как установила специальная комиссия CERN, произошло следующее: в одном из секторов большого тридцатикилометрового кольца произошло короткое замыкание. Я не хочу сказать, что это нечто обычное, но не очень удивительно, что такая неприятность произошла. Электрических соединений в ускорителе очень много, сотни тысяч. И одно из них повредилось.

Из-за короткого замыкания случился локальный нагрев, один из участков магнита перегрелся сверх допустимой температуры. Как известно, из-за короткого замыкания сопротивление в участке электрической цепи становится очень большим, и участок сильно нагревается. В результате нагрева магнит вышел из состояния сверхпроводимости. Это достаточно "легко" с точки зрения физики, поскольку для постоянного состояния сверхпроводимости необходимо поддерживать очень низкую температуру. Магнит нагрелся, и случилось то, что называется срывом сверхпроводимости. Это довольно предсказуемая ситуация для больших установок, которые используют сверхпроводящие магниты. Ничего экстраординарного, сверхкатастрофического она не представляет. Так случается.

Из-за срыва сверхпроводимости случилось много всего неприятного. Магнит резко вышел в нормальное несверхпроводящее состояние, было подозрение, что из-за этого выгорела часть электроники. Произошла утечка жидкого гелия, который использовался для охлаждения магнитов. Примерно тонна жидкого гелия перешла в газообразное состояние. Из-за этого сектор кольца длиной примерно три с половиной километра оказался неработоспособным, теперь по этой части протонные пучки бегать не могут.

Естественно, комплекс сразу же выключили, и после тщательного анализа было принято решение, что некоторые магниты этого сектора необходимо поднять на поверхность и отремонтировать. Это та самая трудоемкая часть работы, которая началась примерно в октябре-ноябре, а последний отремонтированный магнит спустили обратно 30 апреля. Теперь уже там, внизу эти магниты надо снова подключить друг к другу. Поскольку речь идет о сотнях и тысячах соединений, это тоже достаточно трудоемкая работа. Необходимо все магниты протестировать, прокалибровать, убедиться, что они могут работать в составе комплекса, и снова запустить пучки.

По предварительным планам новый запуск пучков будет примерно в конце сентября этого года. Сначала говорили, что в апреле, потом в июне, теперь говорят в конце сентября. Такое смещение сроков связано, в частности, с решением руководства CERN о том, чтобы попытаться проверить всю оставшуюся электронику, не доставая и спуская, а на месте, чтобы впредь не допускать подобные ситуации. В связи с этим почти на полгода запуск комплекса отложился. Чтобы не было спекуляций, отдельно подчеркиваю – никто не пострадал, ничего катастрофического не произошло, ничего не взорвалось, никуда не улетело. Это достаточно известная электрофизическая ситуация.

Поврежденный сектор на ремонте. Какие работы ведутся параллельно с ремонтом?

После аварии во всех рабочих группах состоялись экстренные совещания для составления дальнейшего плана работы в этой ситуации. Полностью замораживать работу, естественно, нерационально. Один из руководителей нашей группы детектора ATLAS сказал, что может быть, это все и не так плохо, поскольку есть возможность удостовериться, что впредь будет все в порядке. А, во-вторых, есть время завершить отладку детекторной аппаратуры, которая напрямую не относится к кольцу, чтобы можно было сразу, как только запустят кольцо, приступить к эксперименту. Кольцо первый раз было запущено в сентябре 2008 года, но тогда еще не все рабочие группы и не вся электроника была полностью готова к эксперименту. А к осени 2009 года все будет готово абсолютно точно. Наша команда из ИЯФ СО РАН летом туда поедет, и сейчас там несколько человек из нашего института. Опять же все эти работы по завершению отладки, по окончанию калибровки аппаратуры проводятся для того, чтобы в сентябре уже входить в строй с полностью работающим детектором.