بدأت CERN في فصل أجزاء من مصادم الهادرونات الكبير حتى تتمكن من استبدال مغناطيسات تركيز الشعاع القديمة بجيل أكثر قوة.
ستكون المغناطيسات الجديدة أقوى بحوالي 40%، مما يساعد على خلق المزيد من تصادمات الجسيمات وإدخال LHC إلى عصر اللمعان العالي.
يمتد مصادم الهادرونات الكبير (LHC) على مسافة 27 كيلومترًا ويعتمد على آلاف المغناطيسات من أنواع مختلفة، بما في ذلك ثنائيات القطب، ورباعية الأقطاب، وسداسية الأقطاب، وثمانية الأقطاب، وديكابولس، وغيرها. ولكل منهم وظيفة متخصصة في توجيه حزم الجسيمات والتحكم فيها.
ومن بين أهمها التوائم الثلاثية الداخلية. هذه عبارة عن مجموعات من ثلاثة مغناطيسات رباعية الأقطاب (ومن هنا الاسم) موضوعة على جانبي التجارب الأربع الرئيسية في LHC. وتتمثل مهمتهم في تركيز حزم الجسيمات بإحكام شديد قبل أن تلتقي داخل أجهزة الكشف.
يؤدي ضغط الحزم إلى زيادة احتمالية اصطدام الجزيئات. ونتيجة لذلك، تلعب التوائم الثلاثة الداخلية دورًا حاسمًا في زيادة سطوع مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، والذي يشير إلى عدد الاصطدامات الناتجة خلال فترة زمنية معينة. ويعني اللمعان الأكبر أن التجارب يمكنها جمع المزيد من البيانات.
تحضير LHC عالي اللمعان
تعتبر هذه القدرة أساسية بالنسبة لمصادم الهادرونات الكبير (LHC) عالي الإضاءة المستقبلي (HiLumi LHC)، والذي يتطلب استبدال التوائم الثلاثة الداخلية الموجودة. تتم العملية واسعة النطاق أثناء الإغلاق الطويل الثالث (LS3). وتم قطع أول اتصال بين المغناطيسات هذا الأسبوع، إيذانا ببدء عملية الاستبدال.
اليوم، قام المدير العام لـ CERN ، مارك طومسون، بزيارة LHC Point 1 (تجربة ATLAS) للتعرف على بداية العملية.
يوضح جان فيليب توك، رئيس فريق التنسيق في LS3: “يعد استبدال هذه المغناطيسات بثلاثة توائم داخلية جديدة من HiLumi LHC أمرًا بالغ الأهمية للسنوات ذات السطوع العالي القادمة. ومن المفترض أن يصل أول رباعي من التوائم الثلاثة الجديدة إلى النفق في بداية عام 2029. في المجمل، سيتم تركيب 16 وحدة تبريد و28 مجموعة تبريد – وهو مشروع كبير”.
المغناطيس أقوى بحوالي 40%
تم تطوير التوائم الثلاثة الداخلية الجديدة عبر سنوات من البحث والهندسة، وتمثل تقدمًا كبيرًا على مغناطيسات النيوبيوم والتيتانيوم المستخدمة الآن في LHC. ملفاتها فائقة التوصيل مصنوعة من النيوبيوم والقصدير، مما يسمح للمغناطيس بتوليد مجالات تصل إلى 11.3 تسلا. وهذا أقوى بحوالي 40% من المجالات المغناطيسية التي ينتجها النظام الحالي.
سيتم تثبيت المغناطيسات التي تمت ترقيتها حول تجارب ATLAS و CMS. يعمل ALICE و LHCb مع برامج بحثية وظروف تجريبية مختلفة، لذا فهما لا يحتاجان إلى نفس الزيادة في السطوع اللحظي.
وبالتالي، ستحتفظ هاتان التجربتان بالتوائم الثلاثة الداخلية الموجودة لديهما. ومع ذلك، ستظل المغناطيسات تتلقى تحسينات حتى يتمكن ALICE و LHCb أيضًا من الاستفادة من الزيادة الأوسع في اللمعان.
إزالة 28 مغناطيسًا فائق التوصيل
منذ 7 سبتمبر، قامت فرق CERN بتفكيك أجزاء من المسرع على جانبي ATLAS و CMS. سيسمح لهم العمل بإزالة 28 مغناطيسًا فائق التوصيل (بما في ذلك الثلاثة توائم الداخلية) المقرر استبدالها.
لقد كان التوائم الثلاثة الداخلية الحالية جزءًا من LHC منذ بنائها الأصلي. وقد تم تركيبها بين عامي 2005 و2007، وهي الآن تخدم المصادم منذ ما يقرب من عقدين من الزمن. تمثل إزالتها الانتقال إلى جيل أكثر قوة من تكنولوجيا الموصلية الفائقة المصممة لمصادم LHC عالي اللمعان.
يقول ماركوس زيرلاوث، رئيس مشروع HiLumi LHC: “يعد حدث اليوم معلمًا رئيسيًا لـ CERN ، وخاصة لفريق مشروع HiLumi LHC. يعود تاريخ التوائم الداخلية الثلاثة الحالية إلى مرحلة بناء LHC وتم تركيبها في الآلة بين عامي 2005 و2007. وبعد ما يقرب من عشرين عامًا من التشغيل، ستفسح المجال لجيل جديد من المغناطيسات الأكثر قوة. إنه لأمر رائع حقًا أن نشهد مثل هذا التحول من جيل من الابتكار إلى الجيل التالي”.
