Тред №72919

В том тоннеле длиной 26.7 км, где сегодня латают малость пострадавший БАК, котороый один мой знакомый назвал прохудившейся Большой Клистирной Трубкой, долго работал электрон-позитронный коллайдер LEP (с апгрейдом в LEP-II). Одной из фундаментальных задач было измерение массы, М = 91.1876 +/- 0.0021 ГэВ,  и ширины, Г = 2.4952 +/- 0.0023 ГэВ,  т.н. промежуточного Z^o бозона. Формула Лоренца, которая связывает импульс частицы в магнитном поле и радиус кривизны, никуда не годится, так как магнитное поле не непрерывное, да и кольцо не круглое....  

Способ дойти до таких точностей был выдуман, как полагается, в Новосибирске в Будкеровском институте ядерной физики. Человечество научилось измерять радиочастоты с фантастической точностью. До этого в начале 60-х Соколов и Тернов с физфака МГУ решили, казалось бы, ну никому не нужную задачу --- мало ли чего яйцеголовым вздумается? У электронов есть спин и магнитный момент. Энергия в состоянии со спином по магнитному полю мизерно выше, чем против поля, так что в конце концов спины излучают "свет" и сваливаются  в состояние со спином против поля: пучок поляризуется, становится "магнитным".

В ускорителе частицы дрожат вокруг равновесной орбиты и время от времени сталкиваются. При столкновении лоб в лоб двух радиально дрожащих частиц  они могут рассеяться вбок и один станет относительно орбиты быстрее, а второй медленне, чем равновесная частица. Тогда у них будет неправильный радиус кривизны орбиты и они втыкаются в трубу ускорителя. Так вот, рассеяние электронов  друг на друге зависит от ориентации их спинов. Чего один человек сделал, другой завсегда сломать может: "замагниченный пучок" можно очень быстро размагнитить --- деполяризовать, подав на пучок слабое поле с резонансной для спинов частотой. И в этот момент потери пучка на внутрипучковое рассеяние изменятся скачком. (Это была кандидатская диссертация Сергея Середнякова из Будкеровского института и было сплoшное удовольствие для меня быть оппонентом у него. Классика науки, работа для учебников!)

Вот оно и тикнуло!  На магнитный момент электрона действует абсолютно то же магнитное поле, которое заворачивает его импульс. Магнитный момент электрона одна из самых точных величин в физике. Тем самым по частоте деполяризации мы знаем энергию пучка.  Так сказать, мгновенную, в момент деполяризации. А процесс намагничения пучка медленнный, и калибровку можно делать хорошо раз в часы. И надо быть уверенным, что ни один магнит, ну ничего-ничего за эти часы и глазом не моргнуло. Хуже того, этот самый Z-бозон виден как широкий резонанс в сечении взаимодействия электронов и позитронов с энергий в пол-массы Z-бозона, и чтобы построить эту резонансную кривую, надо в течение многих лет измерять сечение при разных энергиях столкновения.

Так вот, выяснилось, что магнитное кольцо моргает и моргает. Способ Середнякова гарантирует 1 МэВ, а энергия ускорителя плавает на эдак 10 МэВ, иногда и больше. С лунными приливными искажениями формы ускорительного кольца --- кольцо лежит на почти плоском месте, но одним сектором уходит под массив Юра --- разобрались быстро. Но кольцо продолжало дышать сильно сверх этого: оказался заметный эффект уровня грунтовых вод. К примеру, когда весной с окружающих гор бегyт бурные потоки, то женевские власти загодя спускают воду из озера. И форма кольца меняется. Но и после этого оставался пусть и махонький, но загадочный эффект, над которым бились несколько лет, пока кто-то не вспомнил расписание поездов с женевского вокзала Корнаван.В частности, этих самых скоростных францyзских TGV, которые жрут большие токи в момент ускорения.  Если один контактный провод висит сверху, то второй провод --- это рельсы. Рельсы оне железные, но часть тока идет через грунт. Когда эти бродячие токи натыкаются на кольцо ускорителя, будь оно даже за десяток-полтора километров, они весело бегут по  энтому железу, и создают в ускорителе ложные магнитные поля.

Такая вот погоня за прецизионными измерениами чего-нибудь в реальном мире.