БОЛЬШО́Й АДРО́ННЫЙ КОЛЛА́ЙДЕР

БОЛЬШО́Й АДРО́ННЫЙ КОЛЛА́ЙДЕР (БАК, Large Hadron Collider, LHC), кольцевой коллайдер Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), в котором ускоряются и сталкиваются пучки протонов и/или ядер свинца. Кольцо БАК имеет длину 26 659 м и расположено на глубине от 50 до 175 м под территориями Франции и Швейцарии (рис.). БАК запущен в 2008 и на 2016 является самым большим ускорителем частиц в мире. Подземный туннель, в котором расположен БАК, был построен в 1984–88 для размещения Большого электрон-позитронного коллайдера, остановленного и демонтированного в 2000. Строительство БАК проводилось с 2001 по 2008.

БАК создан для прецизионной экспериментальной проверки положений и следствий стандартной модели сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий элементарных частиц, поиска отклонений от стандартной модели и проверки др. физических теорий (в т. ч. суперсимметрии).

До попадания в БАК пучки частиц ускоряются с помощью нескольких линейных и кольцевых ускорителей. Затем частицы инжектируют в кольцевой коллайдер, где они циркулируют в противоположных направлениях в двух вакуумных трубах и сводятся вместе в точках встречи. Проектная энергия пучков протонов составляет 7 ТэВ, ядер свинца – 2,76 ТэВ/нуклон (что соответствует энергиям 14 ТэВ и 5,52 ТэВ/нуклон в системе центра масс). Для управления пучками в БАК используют сверхпроводящие магниты, максимальная индукция магнитного поля которых составляет 8,3 Тл.

В БАК существуют четыре точки встречи пучков. Вокруг этих точек расположены детекторы частиц, регистрирующие новые частицы, возникающие в результате столкновений. Эти детекторы имеют разное назначение и соответствующие названия: ALICE (A Large Ion Collider Experiment) предназначен для изучения кварк-глюонной плазмы, ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) и CMS (Compact Muon Solenoid) – детекторы общего назначения, позволяющие независимо проверять результаты экспериментов, LHCb (LHC beauty experiment) предназначен для изучения физики $b$-кварков, в частности нарушения CP-инвариантности. Кроме того, вблизи точек встречи пучков расположены три вспомогательных детектора.

В экспериментах на БАК участвуют учёные разных стран (в т. ч. и России). В 2013 на БАК был открыт Хиггса бозон, последняя элементарная частица, предсказываемая стандартной моделью. Это открытие экспериментально подтвердило справедливость хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии.