В подземных залах ЦЕРНа установили две уникальные гигантские «ледяные камеры» — главные элементы новой криогенной системы для Большого адронного коллайдера.
Эти цилиндрические монстры длиной с автопоезд (16 метров) и диаметром в два человеческих роста были рождены в Германии, а их путь в ЦЕРН напоминал сюжет шпионского триллера. Их везли по рекам Европы — Дунаю, Майну, Рейну — на специальных баржах, а последний отрезок пути до туннелей преодолевали на сверхпрочных тягачах под пристальным взглядом инженеров. Теперь они на месте.
Действительно, действующий БАК уже является крупнейшей в мире криогенной установкой. Его сверхпроводящие магниты работают при температуре -271°C, что холоднее космического вакуума. Но будущему усиленному коллайдеру, запуск которого намечен на 2030 год, требуется на порядок больше «холодной силы».
Это как установить новый, более мощный холодильник, но если представить, что ваш старый холодильник уже охлаждал 27 километров до температуры, близкой к абсолютному нулю, — поясняет суть проекта технический координатор.
Зачем так охлаждать? Все дело в светимости — основном параметре, определяющем количество столкновений частиц. Чтобы заглянуть туда, куда еще не ступала нога человеческой мысли, и найти следы новой физики, нужно больше столкновений. А значит, нужны более мощные магниты, сжимающие пучки протонов. Они, в свою очередь, будут выделять колоссальное тепло, которое необходимо отводить. Вот для этого и нужны новые криогенные гиганты.
Принцип работы подобен домашнему холодильнику: сжатие газа, его охлаждение и расширение. Но масштабы иные. Здесь гелий сжимается до 20 атмосфер, а затем, проходя через лабиринт теплообменников и турбин в новых камерах, охлаждается до -268,6°C. Но и это не предел.
Уже в феврале начнется следующий, еще более тонкий этап. В туннели опустят две компактные холодильные установки, задача которых — довести температуру гелия до финальных 1,9 кельвина (-271,3°C), сделав его сверхтекучим. Только в таком состоянии он сможет эффективно охлаждать сердце новых магнитов.
К концу 2026 года система будет готова к первым испытаниям. Инженеры уже готовят «нагревательные имитаторы», которые создадут тепловую нагрузку, как от реальных пучков. Если все сработает, под землей заработает по-настоящему новое ледяное сердце, которое откроет физикам дорогу к неизвестному, а пока гонка за сверхнизкими температурами, как и гонка за сверхвысокими энергиями, продолжается.
Читайте также нашу статью о том, как в лаборатории ЦЕРН воссоздали плазменные потоки блазаров.