Большой адронный коллайдер — это живой постоянно развивающийся проект. Сам ускоритель остается неизменным, но с ускоренными пучками адронов можно ставить самые разнообразные эксперименты. Ранее СМИ неоднократно рассказывали про проекты новых детекторов, которые предлагается внедрить на LHC для получения информации, недоступной нынешним установкам. На днях в архиве препринтов появилось описание еще одного инновационного проекта — LHCSpin (см. публикацию arXiv:1901.08002). Как следует из названия, это эксперимент по изучению спиновой структуры адронов.
Это очень необычное предложение для LHC, ведь циркулирующие в нем протоны не поляризованы. Но авторы нового проекта нашли способ изучать спиновую физику даже в этих условиях.
Дело в том, что пару лет назад команде, работающей на детекторе LHCb, удалось организовать новый тип экспериментов на LHC — столкновения с неподвижной мишенью (см. новость Необычный эксперимент на LHC поможет разобраться с загадкой космических антипротонов). Для этого в вакуумную трубу рядом с детектором впрыскивается струйка газа, на ядрах которого и рассеиваются протоны большой энергии. Конечно, продукты таких столкновений летят преимущественно вперед, но детектор LHCb как раз и создан для того, чтобы отлавливать и измерять такие частицы. Поскольку газ можно вспрыскивать самый разный, появляется возможность исследовать столкновения с теми ядрами, которые раньше и не предполагалось использовать на LHC. Сейчас активно разрабатываются проекты таких экспериментов, которые должны заработать в следующем сеансе коллайдера LHC Run 3.
LHCSpin — это еще одно направление развития этой программы. В рамках этого эксперимента предполагается установить на пути летящих протонов ячейку с поляризованным водородом. В результате будут происходить протон-протонные столкновения, в которых один из протонов имеет четко направленный спин. Это скажется на угловом распределении новых рожденных частиц, которое сможет измерить детектор LHCb. В результате будет получена информация, которая сейчас изучается только в электрон-протонных или мюон-протонных столкновениях, да и то при гораздо меньшей энергии.
Прямо сейчас, во время длительной паузы LS2, внедрить эту идею, видимо, не успеют, но через несколько лет, во время следующей остановки и перехода на HL-LHC, она вполне может воплотиться в жизнь.