Обновление LHC идет полным ходом

Все компоненты детектора CMS проходят интенсивную программу по ремонту и обновлению. Изображение с сайта cds.cern.ch

В феврале 2013 года завершился первый трехлетний этап работы Большого адронного коллайдера. Но остановка коллайдера вовсе не означает его простой. Для специалистов по ускорительной технике и детекторам, а также для многочисленных команд техников как раз сейчас наступила жаркая пора. В ближайший год им предстоит выполнить обширнейшую программу по ремонту и модернизации абсолютно всех систем коллайдера, а затем еще почти год будет потрачен на настройку и тестирование обновленного оборудования.

Работы сейчас непрерывно ведутся как в туннеле ускорителя, так и во всех детекторных залах. При этом зачастую в одном помещении работает сразу несколько команд над разными компонентами установки, что накладывает жесткие требование даже на планирование и логистику — ведь речь идет о работе в подземных помещениях, а доступ в каждый зал возможен лишь по небольшому числу лифтов, лестниц и шахт.

Масштабы ремонтных работ можно оценить на примере детектора CMS, познакомившись с последним выпуском журнала CMS Bulletin, который целиком посвящен этим работам. За первые несколько месяцев в зале детектора было выполнено свыше 400 (!) отдельных ремонтных мероприятий (см. краткий обзор). Причем касались они не только непосредственно научной аппаратуры, но и всей обслуживающей инфраструктуры, вплоть до перепрокладки электрических кабелей и полной ревизии системы водного охлаждения.

Что касается отдельных компонентов детектора, работы с которыми подробно описаны почти в двух десятках заметок в журнале, то можно взять для примера одну — пиксельный трековый детектор. Это самая центральная, а потому самая компактная и самая хрупкая часть детектора. Уже одно его извлечение из детектора потребовало тщательных мер предосторожности и заняло несколько дней. Интересно отметить, что побочным эффектом от этого мероприятия стало обучение новой команды людей и подробное описание протокола работы, ведь в прошлый раз подобная манипуляция производилась аж несколько лет назад.

После извлечения трековый детектор был помещен в специальную низкотемпературную комнату, и в конце мая специалисты приступили к его ремонту. За последние годы в пиксельном трековом детекторе CMS было выявлено несколько процентов нерабочих элементов. Во время работы коллайдера доступа к трекеру, разумеется, не было. Сейчас диагностика установила причины дефектов (иногда это механическая поломка, иногда — неправильная работа считывающей электроники), и специалисты приступили к их устранению. Эта работа займет еще несколько месяцев, а параллельно с ней эксперты разрабатывают меры по предотвращению возникновения таких дефектов в будущем.

Стоит подчеркнуть, что даже несколько процентов дефектных элементов в детекторе могут заметным образом сказаться на точности физических измерений. Если на эту долю вообще не обращать внимания, то детектор будет постоянно ошибаться на неконтролируемую величину. Чтобы этого не допустить, процент нерабочих элементов постоянно отслеживается и учитывается как в интерпретации данных, так и при моделировании. Демонстрация этого знания влияет порой на надежность физических результатов (см., например, рис. 5 в новости Новые данные ATLAS по хиггсовскому бозону: интрига сохраняется). Тем не менее эта неидеальная работа всё равно становится источником систематических погрешностей. Поэтому каждая научная публикация коллаборации, среди прочего, учитывает и эту погрешность, связанную с дефектами в «железе». Ремонт дефектных элементов позволит уменьшить эту погрешность на следующей стадии работы коллайдера.