ЦЕРН начала отключение Большого адронного коллайдера

Большой адронный коллайдер (БАК) представляет собой 27-километровое кольцо, работа которого зависит от тысяч магнитов различных типов — диполей, квадруполей, секступолей, октуполей, декаполей и других, — направляющих и контролирующих пучки частиц. Каждый тип выполняет свою специализированную задачу.

Одними из самых важных являются так называемые внутренние триплеты. Эти группы из трёх квадрупольных магнитов (отсюда и название) расположены по обе стороны от четырёх основных экспериментов БАК. Их задача — максимально плотно сфокусировать пучки частиц непосредственно перед столкновением внутри детекторов.

Чем плотнее «сжаты» пучки, тем выше вероятность столкновения частиц. Именно поэтому внутренние триплеты критически важны для повышения светимости БАК — то есть числа столкновений, происходящих за определённый промежуток времени. Чем выше светимость, тем больше столкновений, а значит, больше данных для анализа исследователями.

Подготовка БАК к новой эре

Значительная часть будущего проекта High-Luminosity LHC (HiLumi LHC) связана с заменой существующих внутренних триплетов на гораздо более мощное поколение магнитов.

Работы ведутся в рамках третьей длительной остановки (LS3). Недавно специалисты разрезали первое межмагнитное соединение, официально положив начало операции по замене. Генеральный директор ЦЕРН Марк Томсон также посетил точку 1 БАК (эксперимент ATLAS), чтобы отметить это событие.

«Замена этих магнитов на новые внутренние триплеты HiLumi LHC имеет решающее значение для предстоящих лет работы на высокой светимости. Первый квадруполь новых триплетов должен прибыть в туннель в начале 2029 года. Всего будет установлено 16 криостатов и 28 криосборок — масштабная задача», — поясняет Жан-Филипп Ток, руководитель координационной группы LS3.

Магниты примерно на 40% сильнее

Новые внутренние триплеты стали результатом многолетних исследований и разработок. Они представляют собой серьёзный технологический прорыв по сравнению с ниобий-титановыми магнитами, currently работающими внутри БАК.

Вместо ниобий-титана в модернизированных магнитах используются сверхпроводящие катушки из ниобий-олова. Это позволяет им создавать магнитные поля, достигающие 11,3 тесла, — примерно на 40% сильнее полей, создаваемых текущими магнитами.

Новое оборудование будет установлено вокруг экспериментов ATLAS и CMS, где повышенная частота столкновений особенно важна.

ALICE и LHCb работают иначе и преследуют другие физические программы, поэтому им не требуется такое же увеличение мгновенной светимости. Их существующие внутренние триплеты могут остаться на месте. Однако эти магниты всё равно будут модернизированы, чтобы оба эксперимента могли воспользоваться общим повышением светимости.

Демонтаж 28 сверхпроводящих магнитов

С 7 сентября команды ЦЕРН демонтируют участки коллайдера по обе стороны от ATLAS и CMS. Цель — извлечь 28 сверхпроводящих магнитов (включая внутренние триплеты), которые планируется заменить.

Эта операция знаменует конец эпохи для оборудования, которое было частью БАК с момента его строительства.

«Сегодняшнее событие — важная веха для ЦЕРН, особенно для команды проекта HiLumi LHC. Нынешние внутренние триплеты восходят ко временам строительства БАК и были установлены в машине между 2005 и 2007 годами. После почти двадцати лет работы они уступят место новому поколению ещё более мощных магнитов. Поистине замечательно наблюдать такую передачу эстафеты от одного поколения инноваций к следующему», — говорит Маркус Церлаут, руководитель проекта HiLumi LHC.

Источники:

Материалы предоставлены ЦЕРН. Оригинальный текст: Анаис Шеффер.