Большой адронный коллайдер - БАК

Большой адронный коллайдер, БАК - ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в Европейской организации по ядерным исследованиям, находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч учёных и инженеров более чем из 100 стран. «Большим» назван из-за своих размеров; «адронным» - из-за того, ускоряет адроны: протоны и тяжелые ядра атомов; «коллайдером» - из-за того, что два пучка ускоренных частиц сталкиваются во встречных направлениях в специальных местах столкновения - внутри детекторов элементарных частиц.

Ускоритель расположен в туннеле, который прежде занимал Большой электрон-позитронный коллайдер. Туннель с длиной окружности 26,7 км проложен под землёй. Глубина залегания - от 50 до 175 метров, причём кольцо наклонено примерно на 1,4 % относительно поверхности земли. Для удержания, коррекции и фокусировки протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Магниты работают при температуре 1,9 K (-271 °C), что немного ниже температуры перехода гелия в сверхтекучее состояние.

Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших энергий достигается в несколько этапов. На первом этапе низкоэнергетичные линейные ускорители производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы попадают в PS-ускоритель и далее в протонный синхротрон, приобретая энергию в 28 ГэВ. При этой энергии они движутся со скоростью, близкой к световой. После этого ускорение частиц продолжается в протонном суперсинхротроне, где энергия частиц достигает 450 ГэВ.

Затем сгусток протонов направляют в главное кольцо, доводя энергию до максимальных 7 ТэВ, и в точках столкновения детекторы отмечают происходящие события. Встречные пучки протонов при полном заполнении могут содержать 2808 сгустков. Они располагаются в постоянных позициях относительно друг друга, которые синхронно движутся вдоль кольца. Сгустки могут сталкиваться в определённой последовательности, в ряде точек кольца. Во время столкновения исследования проводятся одновременно во всех четырёх точках пересечения, независимо от типа ускоряемых частиц. При этом все детекторы одновременно набирают статистику.

Детекторы Большого адронного коллайдера