Большой адронный коллайдер разгонит ксенон

Находящийся в CERN крупнейший в мире научный эксперимент, Большой адронный коллайдер (БАК), 13 октября в течение 8 часов будет сталкивать между собой ядра ксенона. Эти объекты станут третьим типом частиц, разгоняемых на БАК после протонов и ядер свинца. Соответствующее сообщение опубликовано на сайте научной организации.

Большой адронный коллайдер — самый крупный и мощный ускоритель частиц в мире. Обычно в нем по кольцу длиной почти 27 километров движутся протоны, ускоренные до околосветовых скоростей. Когда пучки протонов, движущиеся на встречных курсах, пересекаются, то некоторые частицы взаимодействуют, что приводит появлению большого количества других элементарных частиц, которые фиксируют детекторы. Также в этом ускорителе проводятся эксперименты с ядрами свинца.

Ксенон — 54-й элемент таблицы Менделеева, благородный газ, в крохотных количествах присутствующий в атмосфере Земли. В его ядре 54 протона и от 70 до 80 нейтронов, в зависимости от изотопа. В эксперименте на БАК будет использован изотоп с 75 нейтронами. С одной стороны, это будет похоже на уже проводившиеся столкновения ядер тяжелых элементов, например свинца, с другой, нет, поскольку масса ксенона намного меньше. «Это уникальная возможность как проверить возможности БАК на новом типе пучка, так и получить новые физические результаты», — комментирует Джон Джоуэтт, ответственный за пучки тяжелых ионов на БАК.

Переход на новый тип частиц — непростая задача, отмечают физики. Ядра газа ускоряют и освобождают от 54 окружающих электронов посредством четырехстадийного процесса. «Количество сгустков в пучке и частоты движения в трубе коллайдера сильно отличаются для протонов и ядер ксенона, — поясняет Рейес Алемани Фернандес, занимающийся столкновениями тяжелых ионов. — Одна из трудностей связана с настройкой и синхронизацией радиочастотной системы коллайдера». Столкновения тяжелых ионов используются для того, чтобы исследовать кварк-глюонную плазму — высокоэнергетическое состояние вещества, в котором вся материя находилась в первые моменты существования Вселенной.

После экспериментов на БАК, ксенон попадет в кольцо Протонного суперсинхротрона — старого коллайдера, который в данный момент используется как предускоритель. Еще в течение восьми недель его будут использовать в рамках эксперимента NA61/SHINE, в рамках которого также изучается кварк-глюонная плазма.