Dešimties metų projektas sukurti naujus magnetus LHC baigėsi sėkmingai • Igoris Ivanovas • Mokslo naujienos "Elementai" • LHC, būsimi planai, techniniai aspektai LHC

Sėkmingas dešimties metų projektas sukurti naujus magnetus LHC.

Planų, skirtų plėtoti kvadrupolinių magnetų vis sudėtingesnes prototipų projektus pagal LARP. Dabar bendradarbiavimas vyksta HQ ir LQS stadijose. Vaizdas iš straipsnio arXiv: 1108.1625

Didysis "Hadron Collider" tik ruošiasi pasiekti apskaičiuotą energiją ir šviesumą, tačiau fizikai ir inžinieriai jau seniai ieškojo toli. Dabar planuojama, kad "LHC" veiks šiame režime iki 2020 m., O po to jis turės didelę modernizaciją. Jei viskas eina pagal planą, tada per dvejus ar trejus metus bus atnaujintos daug akceleratoriaus ir detektorių komponentų, kurie leis 10 kartų padidinti koliažerio šviesumą. Šis veikimo būdas, kuris turėtų tęstis iki 2030-ųjų, vadinamas "LHC su dideliu šviesumu" (High-Luminosity LHC, santrumpa HL-LHC).

Akivaizdu, kad daugelis greitintuvo magnetinės sistemos elementų tiesiog nebus pritaikyti tokiai didelei šviesai. Viduje tuščia magneto dalis – vakuuminis vamzdis, per kurį protonai sklendžia – eina per jį – jis bus per siauras naujam pluoštui. Tai reiškia, kad šią erdvę (diafragmą) reikia išplėsti. Be to, tie magnetai, kurie bus šalia detektorių (pavyzdžiui,kvadrupoliniai fokusuojantys magnetai) gaus daug didesnę kietosios spinduliuotės dozę nei dabar: galų gale padidėjęs šviesumas reiškia didesnį susidūrimų dažnį, įskaitant parazitinius. Tai reiškia, kad nauji magnetai turėtų būti labiau atsparūs spinduliavimui ir išlaikyti superlaidumą didesniame temperatūros diapazone nei dabar. Tai, savo ruožtu, reiškia, kad superlaidininkas ten neturėtų būti niobio-titano, kuris dabar naudojamas, bet kuri kita medžiaga. Ir pagaliau visa tai turėtų būti pasiekta neatsižvelgiant į magnetinio lauko magnetinio lauko vienalytiškumą ir dydį; priešingai, pageidautina sustiprinti magnetinį lauką.

Jau šiuo skaičiavimu mes galime suprasti, kaip ekspertai techninę užduotį uždavė. Nenuostabu, kad jie labai rimtai kreipėsi į savo sprendimą. JAV vyko specialus LARP projektas (JAV LHC Accelerator Research Programme), kuriame dalyvavo keturių pagrindinių Amerikos dalelių fizikos tyrimų centrų darbuotojai. Viena pagrindinių projekto užduočių – sukurti kvadrupolinį fokusavimo magnetą, tinkamą HL-LHC. Šis ambicingas projektas buvo sukurtas 10 metų,iki maždaug 2014 m .; iki šiol buvo planuojama ne tik plėtoti technologijas, bet ir sukurti pirmąjį darbinį prototipą, atitinkantį visus nustatytus tikslus.

Mes praleidžiame visus tarpinius etapus ir pasiekimus, galite sužinoti apie juos iš LARP bendradarbiavimo leidinių. Mes paminėti tik vieną detalę. Užduoties sudėtingumas buvo neleidžiamas iš karto pradėti kurti reikiamą prototipą. Pradžioje buvo sudarytas paprastesnių tikslų sąrašas, ir jie buvo pasiekti vienas po kito (žr. Paveikslą). Kiekviename žingsnyje buvo pagerinta viena magnetų charakteristika, o tik iki pat pabaigos, įgyję naujos patirties, fizikai pradėjo kurti rimtus prototipus.

Ir neseniai, išbandžius prototipą pagal numerį HQ02a, bendradarbiavimas galėjo atsakingai reaguoti: prieš dešimtmetį nustatyti tikslai buvo pasiekti. Šios ataskaitos pasirodė projekte dalyvaujančių laboratorijų tinklalapiuose (žr. Užrašą "Symmetry" žurnale ir pranešimą Berkelio nacionalinės laboratorijos svetainėje).

HQ02a diafragma yra 12 cm, palyginti su 7 cm, esant dabartiniams LHC kvadrupoleliams, o superlaidusis kabelis pagamintas iš Nb3Sn (niobio-alavo), kuris turi didesnį superlaidumo temperatūros intervalą.Galiausiai magnetinis laukas leidžia sukurti net 12 Tesla ir 8 Tesla, o tai automatiškai reiškia stipresnį lauko gradientą – ši vertė apibūdina magnetinio fokusavimo jėgą. Gebėjimas išlaikyti stiprią sritį taip pat naudingas dar tolimoje ateityje – visai serijai projektų адронных коллайдеров dar didesnių protonų energijų.

Taigi buvo įrodyta, kad technologijos realizuotos, ir dabar mes galime sutelkti dėmesį į tai, kaip pritaikyti ją pramonės produkcijai. Galima daryti išvadą, kad mes turime tipišką pavyzdį, kaip dešimtmetį koncentruotų mokslinių tyrimų tokioje iš pirmo žvilgsnio grynai techninėje srityje padarys HL-LHC, o kartu ir su ateities projektais, susijusiais su Hadrono koladeriais – žingsnis arčiau tikrovės. Šiuolaikinių dalelių fizikos pažangių mokslinių įrenginių įgyvendinimas apima daugybę tokių žingsnių.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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