Обновленный коллайдер готовится к новому сеансу работы

Рис. 1. В ходе модернизации коллайдера были выполнены миллионы отдельных технических операций. Фото с сайта press.web.cern.ch

Во время нового сеанса работы в 2015–2017 годах (LHC Run II) Большой адронный коллайдер будет сталкивать протоны с энергией 6,5 ТэВ. Полуторакратное увеличение энергии стало возможным благодаря огромному объему технических работ, которые за прошедшие два года были проведены буквально во всех узлах 27-километрового кольца LHC (рис. 1). Сайт ЦЕРНа перечисляет основные направления этих работ.

1) Из всех 1232 поворотных магнитов 18 были заменены на новые.

2) Чтобы предотвратить аварии, подобные той, что случилась в 2008 году через неделю после запуска LHC, все электрические контакты между поворотными магнитами были перепроверены, перепаяны и снабжены медными шунтами (рис. 2). Даже если в одном из магнитов случится аварийный сбой, он не перекинется на соседние. Для выполнения этой критически важной задачи в ЦЕРНе был даже запущен специальный проект SMACC.

Рис. 2. Для более эффективного спаивания соединений между поворотными магнитами в ЦЕРНе был сделан под заказ специальный прибор для орбитальной пайки. Фото с сайта home.web.cern.ch

3) Усовершенствована система защиты магнитов от последствий срыва сверхпроводимости. В рабочем состоянии в электромагнитах течет ток 11 кА, но благодаря явлению сверхпроводимости он не вырабатывает тепло и не теряется. Однако сверхпроводимость может сорваться, например, при попадании отбившихся от пучка протонов. В этом случае вся огромная энергия, запасенная в магнитном поле, — а это мегаджоули — высаживается в одном-единственном магните. Для того, чтобы это событие его не повредило, и существует специальная цепь, которая принимает на себя «энергетический удар».

4) Благодаря всем этим усовершенствованиям магниты смогут безопасно держать ток 11 кА и с помощью магнитного поля удерживать на орбите протоны энергии 6,5 ТэВ.

5) Поскольку толщина пучков уменьшается с ростом энергии, пучки будут более плотными, что повысит светимость столкновений.

6) По сравнению с сеансом Run I в каждом протонном сгустке будет теперь чуть меньше протонов: 120 млрд против 170 млрд в первом сеансе. Это позволит смягчить «эффект нагромождения». Однако теперь эти сгустки будут следовать друг за другом с интервалом 25 нс, что дополнительно повысит светимость.

7) Резонаторы — ускорительные ячейки, в которых пролетающие протоны получают на каждом обороте дополнительную энергию, — теперь будут работать с более сильными полями.

8) Многоуровневая система охлаждения, играющая важнейшую роль для функционирования ускорителя с рабочей температурой 1,9 К, была полностью перепроверена и обновлена. Модернизации были подвергнуты также система контроля и криогенная станция коллайдера.

9) Полностью обновлена электроника ускорительного кольца, и многие узлы стали более радиационно стойкими. В ходе этой кампании было проведено почти полмиллиона (!) отдельных электрических тестов.

10) Во время сеанса Run I сильный заряд протонных пучков вытаскивал электроны из стенок вакуумной камеры и приводил к образованию электронного облака, мешавшего работе. Сейчас, благодаря новому покрытию внутренних стенок вакуумных труб, этот вредный эффект должен существенно ослабиться.