Международный линейный коллайдер ILC станет инновационным методом изучения физики элементарных частей, и может изменить все современные представления ученых о строении Вселенной. В настоящее время стало известно, что один из крупнейших проектов в истории человечества скоро может воплотиться в реальность, а именно в 2020 году. Физики всего мира объявили о завершении работы над техническим проектом ILC.
Международный линейный коллайдер ILC – электрон-позитронный коллайдер, который будет состоять из двух линейных ускорителей длиной 12 км каждый, пучки которых будут направлены навстречу друг другу.
Зачем нам нужен ILC?
Главная цель Международного линейного коллайдера – понять из чего состоит Вселенная и каким образом это все существует вместе. Ученые предполагают, что Вселенная на 95 процентов состоит из темной материи, которую, к сожалению, пока не удается выявить. Международном линейном коллайдере будет под силу создавать “темные” доли, сталкивая в специальных точках столкновения пучки электронов и их противоположных частиц – позитронов.
ILC сможет создавать огромное количество бозонов Хиггса, что позволяет ученым точно исследовать свойства “божественной частицы”. Коллайдер также мог бы обнаружить аномальные события, которые позволили бы исследовать экзотические теории вне Стандартной модели.
ILC позволит значительно расширить поиски новой физики. Ожидается, что ILC займется исследованием топ кварков, проверкой теории суперсимметрии и ее зв’язку с темной материей. Есть идеи поиска иных измерений и исследований возможности при достаточно высоких энергиях о’единение слабых, электромагнитных, сильных и гравитационных сил, в одну единую универсальную силу.
История исследований и технические характеристики ILC
До сих пор единственным реализованным линейным коллайдером остается SLC (Stanford Linear Collider) на энергию 45 Гэв в пучке, который работал в 1987-1998 годах в лаборатории SLAC.
К настоящему времени все электронно-позитронные коллайдеры (ЭПК), кроме SLC в Стэнфорде (США), были циклическими. В циклических ускорителях электронные и позитронные пучки могут долго двигаться по кругу, накапливая доли и разгоняясь, а потом много раз сталкиваться в местах пересечения пучков. Это позволяет очень эффективно с ними экспериментировать. Однако релятивистские электроны и позитроны, что движутся по кривой линии, быстро теряют энергию за счет синхротронного излучения. Эти потери, которые можно сравнить с энергопотреблением средней величины города, надо непрерывно восполнять. Но проблема не только в этом. Излучение приводит к нагреву стенок сверхпроводящих систем, нарушая их работу, и до выделения из них газов в вакуумные камеры ускорителей.
Поэтому физики склоняются к необходимости построения линейного ЭПК. В нем электронные и позитронные пучки ускоряются на двух встречных прямолинейных участках и однократно сталкиваются. При этом потери на излучение невелики, что и позволяет сильно поднять энергию частиц.
Главным препятствием на пути построения линейных ускорителей до последнего времени была проблема отсутствия оборудования, способного разогнать частицы до нужной энергии на дистанции приемлемого размера. Использование обычных ускоряющих секций требовало установок длиной в не одну сотню километров. Разработка в последние десятилетия сверхпроводящего ускорителя позволила решить эту проблему, и основные разгонные участки будущего ЕПК будут иметь длину «всего» 11 км.
Сначала проекты линейных ЕПК разрабатывались независимо в нескольких странах. Но через их большую стоимость, недоступны одной стране, в 2004 году проекты NLC (США), GLC (Япония) и TESLA (Германия) были о’объединены в один, который получил название Международный линейный коллайдер. В его создании принимают участие почти 2000 лиц с 300 лабораторий и университетов по всему миру.
Будущий ускоритель является гигантской постройкой стоимостью 7,8 млрд долларов в ценах 2012 года, длиной почти 31 км и с потребляемой мощностью около 230 МВт. Он рассчитан на энергию 500 Гэв с возможностью расширения до 1ТеВ (на первом этапе планируется работа на 250 Гэв). В оптимальном режиме сгустки электронов и позитронов с 20 миллиардов частиц будут сталкиваться примерно 14 000 раз в секунду. Это даст потенциально 1,3 х 1014 (130 трлн.) электрон-позитронных столкновений в секунду.
Япония является наиболее вероятным кандидатом на роль принимающей страны для ILC. Ученые собираются построить новый коллайдер в горах Сефурі на южном японском острове Кюсю. Стоимость новой установки почти в два раза больше, чем было потрачено на строительство ВАК, длина которого составляет 27 км.
Преимущества ILC
«Международный линейный коллайдер имеет гораздо больше возможностей», – сказал Брайан Фостер, руководитель проекта.
Важным инструментом создания «новой физики» должно стать всестороннее изучение бозона Хиггса – как он рождается и взаимодействует с другими частицами?
ВАК способен порождать большое количество бозонов Хиггса, но не удобен для их исследования, поскольку в нем проводится столкновения протонов, состоящие из кварков и глюонів, что их “склеивают”. В результате происходит рождение большого числа новых частиц – адронов. Они представляют собой сильную преграду, которая мешает обнаружить бозон Хиггса, редко рождается и распадается, и провести точные измерения. Физики называют это «грязным» экспериментом.
На роль идеального ускорителя, оптимизированного под получения и точное исследование бозонов Хиггса подходит именно электрон-позитронный коллайдер. И хотя на нем бозоны Хиггса будут рождаться в 10-100 раз реже, чем на ВАК, эксперименты будут «чистыми», что позволит надежно их регистрировать.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
