Коллайдер

Если в ближайшие годы на ускорителе будут открыты новые массивные частицы (например, бозон Хиггса, который, как считают теоретики, отвечает за массы остальных элементарных кирпичиков), то это даст известную пищу для размышлений. Но такого рода открытия происходят не по мановению волшебной палочки, а в результате кропотливого статистического анализа гигантских залежей данных, накопленных за долгое время. Может, люди были бы не прочь увидеть фейерверк из новорожденных частиц, льющийся им на головы, но сегодня без помощи статистики нечего и надеяться разглядеть хотя бы малую его долю.

Задолго до моего приезда внутреннюю часть детектора герметично закрыли, поэтому там ничего не было видно. Снаружи проглядывали крупные магниты в форме тора (бублика), которые изгибают траектории летящих от оси заряженных частиц, а именно мюонов. Мюоны похожи на электроны, но тяжелее, и этот детектор благодаря своему большому размеру является самым точным в мире прибором для их регистрации. Спицы «колеса обозрения» - это как раз мюонные камеры.

Современные детекторы элементарных частиц (АТЛАС - живой пример) напоминают многослойную ловушку. Каждый настроен на свой сорт частиц, и то, что ускользнуло от одного прибора, попадает в другой. Главное предназначение набора таких ловушек - возможность поймать почти все, что движется.

Представьте дом, полный разных насекомых и паразитов. Поставите на кухне мышеловку - от грызунов избавитесь, но муравьи ее и не заметят. На средство против муравьев некоторые из них, вероятно, сбегутся, но мухи будут надоедать по-прежнему. Так и АТЛАС сделан из нескольких слоев, каждый из которых реагирует на свойства «своих» частиц.

Скажем, электроны и фотоны (частицы света) задерживаются в одном из внутренних слоев, так называемом электромагнитном калориметре. Тот самый жидкий аргон взаимодействует со светом и меряет выделившуюся энергию. В следующем слое, известном как адронный калориметр, остаются протоны и нейтроны. Все эти внутренние слои мне, собственно, не удалось увидеть.

Единственные заряженные частицы, ускользающие от внутренних детекторов, - это мюоны, которые с легкостью выходят наружу. Поэтому внешняя оболочка АТЛАСа так и называется - мюонная система. Выглядит она как лежащая на боку бочка с осью на траектории пучка и внушительными «заглушками» по обе стороны. Задача последних - отобрать как можно больше мюонов, так что в любом эксперименте, где рождаются такие частицы, этот прибор окажется кстати.

Но каким бы хорошим детектором АТЛАС ни был, у некоторых частиц получается его обмануть. Нейтрино, невероятно легкие нейтральные частицы, проходят его беспрепятственно. Ученые почти ничего не могут с этим поделать - им остается считать недостающую энергию и импульс. Давно известно, что нейтрино очень трудно поймать. Кроме того, в детекторе, естественно, надо оставить лазейку для пронизывающего его пучка, поэтому продукты столкновений, движущиеся под малыми углами, тоже теряются. Но поскольку исследователей интересуют обычно частицы, отлетающие под большими углами, нестрашно, если осколки, почти сонаправленные с пучком, останутся незамеченными.