В ЦЕРНе начали отключать отдельные участки Большого адронного коллайдера, чтобы заменить устаревшие фокусирующие магниты пучка на более мощные. Новые магниты будут примерно на 40% сильнее, что позволит увеличить число столкновений частиц и перевести коллайдер в эпоху высокой светимости. Об этом сообщает SciTechDaily.
Большой адронный коллайдер (БАК) представляет собой 27-километровое кольцо, в котором используются тысячи магнитов разных типов — диполи, квадруполи, секступоли, октуполи, декаполи и другие. Каждый из них выполняет свою задачу по направлению и управлению пучками частиц. Ключевую роль играют внутренние триплеты — группы из трёх квадрупольных магнитов, расположенные по обе стороны от четырёх основных экспериментов БАК. Они предельно плотно фокусируют пучки непосредственно перед их встречей внутри детекторов.
Сжатие пучков повышает вероятность столкновения частиц, поэтому внутренние триплеты критически важны для роста светимости коллайдера — количества столкновений за определённый промежуток времени. Чем выше светимость, тем больше данных могут собрать эксперименты. Именно эта возможность лежит в основе будущего проекта High-Luminosity LHC (БАК высокой светимости), для которого требуется заменить существующие внутренние триплеты. Масштабная операция проходит в рамках третьей длительной остановки (LS3). На этой неделе был разрезан первый соединительный элемент между магнитами, что ознаменовало начало замены.
Сегодня генеральный директор ЦЕРНа Марк Томсон посетил точку 1 БАК (эксперимент ATLAS), чтобы отметить старт работ. «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», — пояснил Жан-Филипп Ток, руководитель координационной группы LS3.
Новые внутренние триплеты, созданные в результате многолетних исследований и инженерных разработок, представляют собой значительный шаг вперёд по сравнению с используемыми сейчас в БАК ниобий-титановыми магнитами. Их сверхпроводящие катушки изготовлены из ниобий-олова, что позволяет создавать магнитные поля до 11,3 тесла — примерно на 40% сильнее полей нынешней системы. Модернизированные магниты установят вокруг экспериментов ATLAS и CMS. Эксперименты ALICE и LHCb работают по другим научным программам и в иных условиях, поэтому им не требуется такое же увеличение мгновенной светимости. Их существующие внутренние триплеты останутся на месте, однако магниты всё равно усовершенствуют, чтобы ALICE и LHCb также могли воспользоваться общим ростом светимости.
С 7 сентября команды ЦЕРНа разбирают участки ускорителя с обеих сторон от ATLAS и CMS. Эти работы позволят демонтировать 28 сверхпроводящих магнитов, включая внутренние триплеты, которые подлежат замене. Нынешние внутренние триплеты были частью БАК с момента его первоначального строительства: их установили в 2005–2007 годах, и они прослужили коллайдеру почти двадцать лет. Их демонтаж знаменует переход к более мощному поколению сверхпроводящих технологий, созданных для БАК высокой светимости. «Сегодняшнее событие — важная веха для ЦЕРНа, особенно для команды проекта HiLumi LHC. Нынешние внутренние триплеты относятся ко времени строительства БАК и были установлены в машину в 2005–2007 годах. После почти двадцати лет работы они уступят место новому поколению ещё более мощных магнитов. Поистине удивительно наблюдать такую передачу от одного поколения инноваций к следующему», — заявил руководитель проекта HiLumi LHC Маркус Церлаут.