Движение протона, состоящего из двух фотонов. Максимальный радиус каждого из фотонов равен комптоновской длине волны протона
Главная задача Большого адронного коллайдера — поиск и изучение физики за пределами Стандартной модели. Однако существует еще один крупный раздел физики элементарных частиц, который вряд ли получится достаточно аккуратно изучить на LHC, — устройство протонов сверхвысокой энергии. Тонкость тут состоит в том, что само по себе устройство составных частиц не абсолютно, а зависит от системы отсчета (см., например, рассказ про устройство ультрарелятивистского протона и его продолжение), и к тому же оно очень сложно.
Для экспериментального изучения этой задачи желательно иметь не протон-протонный, а электрон-протонный коллайдер высоких энергий. Последний такой коллайдер, HERA, проработал в Гамбурге полтора десятилетия, с 1991-го по 2007 годы, и привел к кардинальному переосмыслению устройства протонов сверхвысокой энергии. Однако этот коллайдер уже давно закрыт, а преемников ему нет: строить специализированный коллайдер такого типа в ближайшем будущем никто не собирается.
В этой ситуации уже давно возникла инициативная группа, предлагающая построить такой коллайдер в ЦЕРНе, на базе LHC. Этот проект называется LHeC — Большой адронно-электронный коллайдер. Точнее говоря, это будет не новая установка, а надстройка над LHC, позволяющая физикам переключаться между режимами протон-электронных и протон-протонных столкновений. Предполагается, что к существующему сейчас ускорителю протонов будет добавлено новое кольцо для ускорения электронов до 60 ГэВ. Для того чтобы не мешать работе LHC в адронной моде, потребуется прокопать новый туннель, правда не такой большой, как основной туннель LHC. Если всё пойдет по плану, то разработка и создание всех компонентов LHeC, включая новый специализированный детектор, займет десятилетие и будет завершено примерно к 2022 году, как раз когда в расписании LHC запланирована большая пауза на модернизацию.
Краткое описание проекта можно найти в статье, которая появилась на днях в архиве е-принтов (arXiv:1211.4831), а намного более подробный 600-страничный документ (arXiv:1206.2913) был уже опубликован полгода назад.
Источник Элементы
