Большой адронный коллайдер (БАК) представляет собой 27-километровое кольцо, для управления пучками частиц в котором задействованы тысячи магнитов различных типов — диполи, квадруполи, секступоли, октуполи, декаполи и другие. Каждый из этих типов решает свою узкоспециализированную задачу.
Особую роль среди них играют так называемые внутренние триплеты — группы из трёх квадрупольных магнитов, расположенные по обе стороны от четырёх основных экспериментов БАК. Их задача — максимально плотно сфокусировать пучки частиц непосредственно перед столкновением внутри детекторов. Чем сильнее сжаты пучки, тем выше вероятность столкновения частиц, поэтому внутренние триплеты критически важны для повышения светимости коллайдера, то есть количества столкновений за определённый промежуток времени. Чем выше светимость, тем больше столкновений и тем больше данных получают исследователи для анализа.
Значительная часть будущего проекта High-Luminosity LHC (HiLumi LHC, коллайдер высокой светимости) предусматривает замену существующих внутренних триплетов на значительно более мощное поколение магнитов. Работы ведутся в ходе третьего длительного останова (LS3). Специалисты разрезали первое межмагнитное соединение, что официально дало старт операции по замене. Генеральный директор ЦЕРН Марк Томсон посетил точку 1 БАК, где расположен эксперимент ATLAS, чтобы отметить это событие.
«Замена этих магнитов новыми внутренними триплетами 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 — это масштабная задача», — поясняет Жан-Филипп Ток, руководитель координационной группы LS3.
Новые внутренние триплеты стали результатом многолетних исследований и разработок и представляют собой серьёзный технологический прорыв по сравнению с работающими сейчас в БАК магнитами из ниобий-титана. Вместо ниобий-титана в модернизированных магнитах применяются сверхпроводящие обмотки из ниобий-олова. Это позволяет создавать магнитные поля напряжённостью до 11,3 тесла — примерно на 40% сильнее полей, которые дают текущие магниты. Новое оборудование установят вокруг экспериментов ATLAS и CMS, где рост частоты столкновений особенно важен. Эксперименты ALICE и LHCb работают иначе и решают другие физические задачи, поэтому им не требуется такое же повышение мгновенной светимости, и их существующие внутренние триплеты останутся на месте. Тем не менее эти магниты всё равно модернизируют, чтобы оба эксперимента могли воспользоваться общим ростом светимости.
С 7 сентября команды ЦЕРН демонтируют участки коллайдера по обе стороны от ATLAS и CMS, чтобы извлечь 28 сверхпроводящих магнитов, включая внутренние триплеты, которые подлежат замене. Эта операция знаменует конец эпохи для оборудования, работавшего в БАК с момента его строительства. «Сегодняшнее событие — важная веха для ЦЕРН, особенно для команды проекта HiLumi LHC. Нынешние внутренние триплеты относятся ко времени строительства БАК и были установлены в машину между 2005 и 2007 годами. После почти двадцати лет работы они уступят место новому поколению ещё более мощных магнитов. Поистине впечатляет наблюдать такую передачу эстафеты от одного поколения инноваций к следующему», — говорит Маркус Церлаут, руководитель проекта HiLumi LHC.