Вопреки некоторым паническим заявлениям о грядущей катастрофе, запуск Большого адронного коллайдера (БАК) в 2008 году не привел к образованию черной дыры и уничтожению Земли. С тех пор коллайдер помог идентифицировать бозон Хиггса и расширить наши знания о других субатомных частицах. Для достижения этих результатов потребовалось провести ряд модернизаций оборудования, и Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) не собирается на этом останавливаться. Эксперты из лаборатории имени Лоуренса сообщили, что завершили ключевую часть этой модернизации: сборку 111 высокотехнологичных сверхпроводящих кабелей, которые станут самыми сильными магнитами из когда-либо использовавшихся в ускорителе частиц.
В рамках проекта модернизации коллайдера High Luminosity (HL-LHC) будет установлен новый набор ниобий-оловянных магнитов. Сверхпроводящие кабели, которые в конечном итоге станут одними из этих магнитов, производятся в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, входящей в состав Министерства энергетики США. В работе над проектом также участвовали несколько исследовательских институтов, в том числе Фермилаб.
Модернизация Большого адронного коллайдера.
Первым этапом создания новых магнитов БАК является намотка сверхпроводящей проволоки на более толстые кабели, работа над которыми только что завершилась в Лаборатории Беркли. Каждый из 111 кабелей состоит из 40 отдельных прядей (фотография выше) вокруг сердечника из нержавеющей стали. Если хотя бы один виток провода будет уложен поверх другого на 470-метровой длине кабеля, вся конструкция окажется бесполезной. После изготовления кабелей, лаборатория Лоуренса отправляет их в лаборатории Брукхейвен и Фермилаб для нагрева и намотки в катушки. Затем намотанные кабели возвращаются в лабораторию Лоуренса, где из них собирают четырехблочные намотанные магниты, называемые квадруполями.
Большой адронный коллайдер соответствует своему названию. Он состоит из огромного подземного кольца длиной 27 километров, вокруг которого сеть мощных магнитов ускоряет элементарные частицы почти до скорости света. В заранее определенное время частицы сталкиваются внутри детектора, что позволяет ученым изучать вылетающие из него частицы.
Первые столкновения частиц были осуществлены в 2010 году при энергии 3,5 тераэлектронвольта (ТэВ) на пучок. В период с 2013 по 2015 год коллайдер был остановлен для модернизации до 6,5 ТэВ, а затем в 2019-2022 годах - для установки нескольких новых компонентов. В настоящее время БАК способен излучать энергию 6,8 ТэВ на пучок, но это лишь начальная стадия того, на что он будет способен после завершения модернизации технологии высокой светимости (HL-LHC). Специалисты ожидают, что это позволит увеличить объем данных, собираемых БАКом, в 5-10 раз.
Изготовление новых магнитов из ниобий-олова позволяет увеличить мощность магнитного поля. Эти магниты будут установлены рядом с детекторами, где они будут сжимать частицы в более плотные пучки перед столкновением. Они будут работать совместно с более длинными квадрупольными магнитами, производимыми в ЦЕРН, которые уже готовы примерно на 70%.
Серьезная модернизация HL-LHC начнется не раньше 2026 года, во время третьего длительного перерыва в работе коллайдера. Новые магниты и другое оборудование будут установлены в течение следующих двух или трех лет, что приведет к запуску обновленного БАКа примерно в конце этого десятилетия. В ЦЕРНе полагают, что коллайдер сможет функционировать до начала 2040-х годов.