Mokslininkai Šveicarijoje pradėjo 95 metrų ilgio bandymų stendo, skirto didelio šviesingumo didžiojo hadronų greitintuvo HiLumi (angl. High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC) modernizacijai, aušinimą. Taip siekiama užtikrinti, kad atnaujintos magnetų sistemos veiktų nepriekaištingai.
Europos branduolinių tyrimų organizacija „CERN“ įžengė į kritinę HL-LHC programos fazę, pradėdama kriogeninį aušinimo etapą.
Virš žemės įrengtas 95 metrų ilgio bandymų stendas, vadinamas vidinio tripoleto sistema (angl. Inner Triplet String, IT String), yra pilno mastelio atnaujintos įrangos, kuri vėliau bus sumontuota giliai po Prancūzijos ir Šveicarijos siena, kopija.
Šis stendas sukurtas tam, kad būtų patikrinta naujoji magnetų sistema – vidinio tripoleto spindulį fokusuojantys magnetai ir juos lydinti sudėtinga infrastruktūra. Tai vienas svarbiausių LHC modernizavimo elementų, o atnaujintas greitintuvas turėtų pradėti veikti 2030 metais.
Sudėtingas aušinimo procesas
Sistemą planuojama atšaldyti iki 1,9 Kelvino (–456 laipsnių pagal Farenheitą) temperatūros, kuri yra žemesnė už kosminę erdvę. Tik tokiomis sąlygomis veikia superlaidieji magnetai, kurie valdys ir itin tiksliai fokusuos protonų pluoštus atnaujintame greitintuve.
Pasiekti šią temperatūrą prireiks kelių savaičių. Tam būtinas sudėtingas skystojo helio šaldymo tinklas, galintis tolygiai paskirstyti aušalą per visą IT String sistemos ilgį.
„Manau, sunku pervertinti didelio šviesingumo LHC projekto reikšmę ir keliamą jaudulį – tai didžiausias „CERN“ projektas per pastaruosius 20 metų“, – pabrėžė „CERN“ generalinis direktorius Markas Thomsonas.
Komandos tikslas – įrodyti, kad „CERN“ naujosios kartos fokusuojantys magnetai, kriogeninės sistemos, apsaugos įranga ir elektros tiekimo infrastruktūra gali veikti kartu be jokių sutrikimų prieš pradedant jų montavimą LHC tunelyje.
Bandymų etapas vyksta likus vos keliems mėnesiams iki trečiojo ilgojo stabdymo (Long Shutdown 3, LS3) pradžios. Tai ketverių metų laikotarpis, kurio metu inžinieriai modernizuos esamą LHC ir pavers jį didelio šviesingumo HL-LHC greitintuvu.
Organizacijos teigimu, atnaujintas greitintuvas atvers naują didžiosios energijos fizikos etapą. Įjungus jį 2030 metais, HiLumi LHC sukurs dešimt kartų daugiau dalelių susidūrimų nei dabar. Toks šviesingumo šuolis suteiks tyrėjams neregėtų galimybių stebėti itin retas sąveikas, subtilius efektus ir giliau nagrinėti Higgso bozono savybes.
HiLumi LHC projektas
HiLumi LHC projektas yra didžiulis žingsnis į priekį greitintuvų inžinerijoje. Daugelis jame taikomų technologijų – tokios kaip superlaidžiosios krabų ertmės, kristaliniai kolimatoriai ir aukštos temperatūros superlaidžiosios srovės linijos – dar niekada nebuvo naudotos protonų greitintuve.
Tačiau svarbiausios ir labiausiai transformuojančios sudedamosios dalys yra niobio ir alavo (Nb3Sn) lydinio vidinio tripoleto magnetai. Jie gali sukurti stipresnius magnetinius laukus nei šiuo metu LHC naudojami niobio ir titano magnetai.
Dėl to komanda galės daug tiksliau sufokusuoti protonų pluoštus prieš jiems susiduriant ATLAS ir CMS detektoriuose. Kaip ir esami LHC magnetai, šie taip pat privalo veikti 1,9 Kelvino temperatūroje, kad pasiektų superlaidžią būseną.
„Visos sistemos buvo išbandytos atskirai. IT String leis patikrinti, kaip jos veikia kartu, realiomis sąlygomis“, – patvirtino „CERN“ greitintuvų ir technologijų direktorius Oliveris Brüningas.
Pasak jo, visos IT String įrangos sujungimas ir bandymai suteikia unikalią galimybę optimizuoti procedūras prieš pradedant tikrąją įrangos instaliaciją tunelyje, kad darbai vyktų kuo sklandžiau ir efektyviau.
HiLumi programa apima beveik 50 institutų iš daugiau nei 20 šalių. Projektą finansiškai ir technologiškai remia partneriai iš Europos, Azijos ir Šiaurės Amerikos.
„HiLumi LHC taip pat tirs dar nepažintą teritoriją ir gali atskleisti visiškai naujų, netikėtų reiškinių“, – apibendrino M. Thomsonas. – „Būtent tai ir yra nežinomybės tyrinėjimo esmė: tu nežinai, ką atrasi.“
