Самый крупный из существующих на данный момент ускорителей элементарных частиц — Большой адронный коллайдер (БАК) — впервые использовали для того, чтобы разогнать ядра свинца с одним связанным электроном. Тесты стали частью программы по расширению возможностей установки. Об этом сообщается на сайте CERN.
В расположенном на границе Швейцарии и Франции Большом адронном коллайдере физики ускоряют и сталкивают заряженные частицы для того, чтобы получить новую информацию о физике высоких энергий. Эта установка уже помогла существенно увеличить наши знания о физике микромира: в частности, именно тут был открыт бозона Хиггса, что окончательно подтвердило Стандартную модель физики элементарных частиц. Обычно все мощности БАКа используют для того, чтобы разгонять протоны, а перед зимней остановкой на обслуживание в течение нескольких недель — еще и атомные ядра, чаще всего это ядра свинца. Однако несколько раз в год ученые пробуют что-то совершенно новое: например, в прошлом году БАК разгонял ядра ксенона.
Этим летом в рамках эксперимента работающие на БАК физики разогнали не протоны, а экстремально ионизированные атомы свинца, у которых осталось по одному электрону. «Мы изучаем новые идеи, которые могут расширить текущую исследовательскую программу и инфраструктуру CERN. Определение возможного — это первый шаг, — говорит ответственный инженер коллайдера Михела Шауман. — Очень просто случайно оторвать последний электрон. Когда такое происходит, ядро врезается в стенку вакуумной трубы для пучков частиц, так как его заряд больше не согласован с включенными магнитными полями ускорителя».
Ускоренные ядра с электроном можно использовать для создания мощного гамма-излучения. Для этого нужно перевести электрон из основного состояния в возбужденное при помощи лазера. Возвратившись в основное состояние, электрон избавится от энергии, испустив фотон. В обычной ситуации энергия фотона будет невелика, но в случае разогнанной до околосветовой скорости системы длина волны сожмется, а энергия — увеличится. Таким образом можно создать настолько интенсивное излучение, которое будет само порождать массивные частицы — кварки, электроны или мюоны. Пока что БАК не используют для создания гамма-фотонов, но проведенные тесты — это необходимый подготовительный этап для подобных работ.