W ciągu tygodnia można zobaczyć na żywo Wielki Zderzacz Hadronów • Igor Iwanow • Wiadomości naukowe o "Elementach" • LHC, Fizyka

W ciągu tygodnia można zobaczyć na żywo Wielki Zderzacz Hadronów.

Zdarzenia wykrywane przez detektor LHCb podczas drugiego testu kompleksu do wstrzyknięć LHC. Obraz z cern.ch

Przed uruchomieniem LHC, które odbędzie się 10 września, pozostało już tylko kilka dni. Jak dotąd wszystko przebiega zgodnie z planem, a ostateczny, szczegółowy harmonogram wydarzeń pojawia się zarówno dla pozostałych dni, jak i dla samego 10 września.

Ogólny schemat LHC

Aby lepiej poruszać się po pracach przygotowawczych, które są obecnie wykonywane w LHC, powinieneś spojrzeć na ogólny plan akceleratora.

Cały pierścień LHC jest podzielony na osiem sektorów, których granice są oznaczone kropkami od 1 do 8. W każdym miejscu (1-2, 2-3 itd.) Znajduje się rząd magnesów kontrolujących wiązkę protonową. Ze względu na pole magnetyczne magnesów obrotowych pęczki protonów nie odlatują stycznie, lecz ciągle się obracają, pozostając wewnątrz pierścienia przyspieszającego. Magnesy te tworzą orbitę, wzdłuż której poruszają się protony. Ponadto specjalne magnesy skupiające ograniczają poprzeczne oscylacje protonów względem "idealnej" orbity, uniemożliwiając im dotykanie ścian za pomocą raczej wąskiej (kilka centymetrów średnicy) rury próżniowej.

Ogólny plan pierścienia LHC pre-akcelerator SPS.Strzałki wskazują kierunek ruchu protonów. (Autor rysunku wiadomości)

Ponieważ dwie kontrprotonowe belki będą krążyć w LHC, w rzeczywistości dwie rury próżniowe sąsiadują ze sobą wewnątrz LHC, które są połączone w jeden tylko w specjalnie wyznaczonych miejscach – w punktach 1, 2, 5, 8. W tych punktach zdarzają się kolizje wiązki protonów, a wokół nich zbudowane są cztery główne detektory: dwa duże – ATLAS i CMS oraz dwa średnie – ALICE i LHCb.

W punkcie 4 znajduje się sekcja przyspieszenia. To tutaj wiązki protonów podczas przyspieszania otrzymają dodatkową energię przy każdym nawrocie. W punkcie 6 znajduje się układ wyładowczy belki. Zainstalowane są szybkie magnesy, które w razie potrzeby przenoszą wiązki wzdłuż specjalnego kanału z dala od akceleratora. Magnesy te włącza się w przypadku zagrożenia, gdy istnieje niebezpieczeństwo uszkodzenia belki sprzętu, a także co kilka godzin podczas pracy – w celu wyrzucenia pocienionej belki i odebrania nowej. Punkty 3 i 7 są zarezerwowane dla możliwych przyszłych eksperymentów lub innego sprzętu.

Wiązki protonowe wchodzą do LHC z pre-akceleratora SPS.Linie przenoszenia wiązki (Tl2 i Tl8), łączące te dwa pierścieniowe akceleratory razem ze specjalnymi magnesami na każdym z nich, razem tworzą kompleks iniekcyjny zderzacza LHC (od słowa "wtrysk" – wstrzyknięcie wiązki). Ponieważ wiązka SPS obraca się tylko w jednym kierunku, kompleks wtryskowy składa się z dwóch oddzielnych części i ma asymetryczny wygląd. Protony wchodzą do pierścienia akceleratora SPS z łańcucha mniejszych i jeszcze mniej energochłonnych akceleratorów.

Obecna sytuacja

Według komunikatu prasowego CERN, uruchomienie zderzacza zaplanowano na środę, 10 września. Długoterminowa praca nad tworzeniem poszczególnych elementów i ich montażem w jedną całość dobiega końca. W ciągu ostatnich kilku miesięcy nastąpiło stopniowe ochłodzenie całego przyspieszacza do temperatury roboczej wynoszącej 1,9 K (czyli -271,25 ° C). Taka niska temperatura jest potrzebna z dwóch powodów. Z jednej strony, obracające się magnesy w takiej temperaturze nie tylko stają się nadprzewodzące, ale mogą również utrzymywać bardzo silne pole magnetyczne bez niszczenia nadprzewodnictwa. Z drugiej strony ciekły hel, który przenika przewody elektryczne tych magnesów, staje się nadciekły i bardzo skutecznie chłodzi.Chłodzenie magnesów jest konieczne, ponieważ z wiązek protonów od czasu do czasu wyrzucane są protony, które poprzez przebijanie magnesów będą je podgrzewać.

Około połowy sierpnia chłodzenie zostało zakończone i rozpoczęły się testy wyposażenia elektrycznego magnesów. Aktualna temperatura we wszystkich ośmiu sektorach LHC jest pokazana na stronie Status odnowienia. Wszystkie procedury wykonywane za pomocą LHC można śledzić na stronie kalendarza Zamówienie urządzenia.

Równolegle z chłodzeniem ostatnich sektorów LHC pomyślnie przeprowadzono dwie serie prób "wtrysku" protonów z przyspieszacza SPS do głównego pierścienia LHC. W dniach 8-10 sierpnia przetestowano linię transmisyjną Tl2 (pokazaną na rysunku w burgundach), a w dniach 22-24 sierpnia przetestowano linię transmisyjną Tl8 (pokazaną na niebiesko). Podczas każdego testu wiązki protonów nie tylko weszły do ​​głównego pierścienia LHC, ale również przeszły przez jeden sektor (to jest odpowiednio do punktów 3 i 7), gdzie zostały wchłonięte przez osłony ochronne – kolimatory. Nawiasem mówiąc, podczas drugiego testu, kiedy wiązki protonów przechodziły przez detektor LHCb, w samym detektorze rejestrowano zdarzenia zderzeń protonów z resztkowymi cząsteczkami gazu w komorze próżniowej (patrz rysunek powyżej).Krótkie podsumowanie wyników tych testów znajduje się w naszym pliku informacyjnym LHC, a wszystkie szczegóły techniczne można znaleźć na oficjalnej stronie LHC Injection Tests.

Same czujki przełączyły się już na całodobowy tryb serwisowy: stale w pokojach kontrolnych przebywa kilka osób, także w nocy, które monitorują działanie wszystkich systemów detektorów.

Co robić w najbliższych dniach

Pod koniec przyszłego tygodnia ostatnie manipulacje "żelazem" detektorów dobiegną końca. Nie oznacza to jednak, że detektory będą gotowe do pracy na 100% – coś będzie zrobione podczas zimowej przerwy. Jednak generalnie czujki będą montowane i będą gotowe do odbioru pierwszych wydarzeń. W dniach 4-5 września hale eksperymentalne zostaną uszczelnione, w rurce akceleratora zostanie utworzona dostatecznie głęboka próżnia, a LHC będzie gotowy do przeprowadzenia ostatnich inspekcji.

W weekend, od 5 września do 7 września, przeprowadzony zostanie trzeci, końcowy test systemu wtryskiwania protonów (szczegółowe informacje znajdują się na tej samej stronie testów wstrzykiwania LHC). Dokładna analiza poprzednich testów wykazała, że ​​system magnetyczny powinien być lekko dopasowany, aby skorygować orbitę wiązki.Nowa seria testów sprawi, że poprawki poprawią zachowanie belek.

Następnie, w dniach 8 i 9 września, zostaną przeprowadzone ostatnie kontrole całej infrastruktury LHC, a po nich akcelerator będzie gotowy do pełnego uruchomienia.

Zaplanuj na 10 września

Jeśli w pozostałe dni nie nastąpi nic nieoczekiwanego, to w środę rano, 10 września, promienie protonowe zostaną uruchomione w akceleratorze. LHC będzie uważany za działający, gdy wiązki protonów zaczną stabilnie krążyć w nim, nawet jeśli nie będą ze sobą zderzać.

Pierwsze uruchomienie wiązki protonów w tym dniu nastąpi o godzinie 9:30 czasu CET (o godzinie 11:30 czasu moskiewskiego). Trudno jest z góry przewidzieć, jak dobrze rozpocznie się proces uruchamiania, ale minimalne zadanie na ten dzień – aby upewnić się, że wiązki protonów w obu kierunkach przechodzą co najmniej jeden pełny obrót. Belka protonowa będzie stopniowo wprowadzana do zderzacza, sektor po sektorze. Początkowo wiązka wzdłuż linii transmisyjnej zostanie wyjęta z przyspieszacza i spocznie na ekranach ochronnych przy wejściu do LHC. Następnie ekrany zostaną usunięte, a wiązka przejdzie wzdłuż łuku do najbliższego punktu kontrolnego, gdzie zostanie pochłonięta przez kolimatory (ten etap już przeszedł podczas testów systemu wtryskowego).Jeśli w tym momencie trajektoria jest w porządku, to kolimatory zostaną przesunięte, a wiązka przejdzie dalej, do następnej strefy kontrolnej, gdzie kontrola trajektorii powtórzy się.

Moment krytyczny nadejdzie, gdy ostatnie klapy zostaną usunięte na ścieżce protonów i, wykonując pełny obrót, wiązka przejdzie do następnej rundy. Z jednej strony orbita się zamknie, a minimalne zadanie zostanie zakończone. Ale wtedy może powstać sytuacja, że ​​układ magnetyczny zacznie "zamachać" poprzecznymi oscylacjami wiązki. Potem, po kilku obrotach, straci stabilność i spadnie z orbity. Jeśli elektronika zauważy to, a następnie, aby zapobiec niepożądanym konsekwencjom, wiązka zostanie natychmiast "upuszczona" – to znaczy zostanie wyprowadzona przez specjalny kanał i pochłonięta przez specjalną masywną jednostkę. Dlatego może się zdarzyć, że państwo "LHC działa"Trwa tylko krótka chwila (przypominam, że protony zajmą mniej niż jedną dziesiątą tysięczną sekundy na obrót wokół pierścienia LHC).

Maksymalne zadanie na ten dzień: wydedukuj i trzymaj garść protonów na orbicie przez długi czas (według ludzkich standardów).Może być nawet możliwe utrzymywanie od razu dwóch skrzepów krążących w przeciwnych kierunkach. Będzie to oznaczać, że cały złożony wieloelementowy system kontroli wiązki magnetycznej został złożony prawidłowo, że nie "wymachuje" wiązką, a wręcz przeciwnie, skutecznie powstrzymuje jej oscylacje.

10 września, począwszy od 8:30 nad ranem, rozpocznie się transmisja online z serwera webcast.cern.ch. Rozwój wydarzeń będzie obejmował wiele mediów, w tym kanały telewizyjne, które mogą otrzymywać "obraz" poprzez sieć Eurowizji. Zobacz stronę LHC Pierwsza wiązka dla szczegółów wydarzenia.

Co następuje dalej

Po osiągnięciu stabilnego obiegu wiązki w LHC rozpocznie się faza testowa zderzacza operacyjnego. Otwór pierścienia akceleratora będzie mierzony (tj. Szerokość szczeliny, w której wiązka może oscylować bez zagrażania ścianek komory próżniowej i sprzętu), sprawdzana będzie reakcja ścieżki wiązki na pewne korekcje pola magnetycznego i procedura debugowania protonów do 5 TeV będzie debugowana. Innymi słowy, będzie to okres badania parametrów samej LHC.

Detektory w tym czasie również nie będą bezczynne.Nawet bez zderzeń proton-proton, oczekuje się, że zarejestrują rzadkie zderzenia protonów z resztkowymi cząsteczkami gazu w komorze próżniowej. Wykrywanie takich zdarzeń będzie wykorzystywane do sprawdzania skoordynowanego działania i debugowania różnych elementów detektorów.

Przedyskutowano możliwość zorganizowania pierwszych zderzeń proton-proton już w 1-2 tygodnie po uruchomieniu LHC. Ponieważ sekcja akceleratora nie jest jeszcze debugowana do tego czasu, protony będą miały energię, którą miały podczas wstrzykiwania do LHC, to znaczy byłyby zderzeniami o łącznej energii 0,9 TeV. Nawet krótka sesja takich kolizji będzie bardzo przydatna do debugowania detektorów.

Całkowite debugowanie akceleratora zajmie około dwóch miesięcy, więc pierwszych kolizji przy łącznej energii 10 TeV należy spodziewać się nie wcześniej niż pod koniec października.

Przypominamy, że śledzimy wszystkie interesujące wydarzenia w LHC w kanale informacyjnym LHC.

Źródło: T. Wengler. Raport "ATLAS i LHC" // na konferencji roboczej "Warsztat fizyki i wydajności ATLAS", 26-29 sierpnia 2008 r.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: