Bøjte krystaller til LHC modernisering • Igor Ivanov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • LHC, Acceleration and Detection Technologies

Bøjte krystaller til opgradering af LHC

Fig.1. Lasertest af en bøjet krystal som led i LUA9-eksperimentet. Foto fra cdsweb.cern.ch

CERN er et multifunktionslaboratorium, og parallelt med arbejdet i Large Hadron Collider og andre fysiske eksperimenter oprettes der nye accelerator- og detektorteknologier i den. Nogle af dem vil blive implementeret i et moderniseret LHC om nogle få år, mens andre vil kunne finde en række praktiske anvendelser.

En af de teknologier, der for øjeblikket udvikles, er brugen af ​​buede krystaller som kollimatorer. Husk at kollimatorerne ved acceleratoren er massive blokke, der bevæger sig tæt på protonstrålen og renser den, absorberer protoner, der "slår af" fra holdet (den såkaldte strålehalo). En sådan stråleoprensning er et absolut nødvendigt trin i acceleratorens arbejdscyklus. Det nuværende system af kollimatorer LHC gør selvfølgelig sit arbejde, men på bekostning af en temmelig stor dosis stråling, som udstyret modtager umiddelbart efter dem. De protoner, der er fanget i kollimatoren, absorberes ikke så meget, da de ved udgangen genererer et helt brusebad af partikler af mindre energi,og dette bad skal også absorberes af sekundære og endda tertiære kollimatorer.

Det viser sig, at miniaturebøjte enkeltkrystaller (figur 1) kan forbedre dette system radikalt. På grund af virkningerne af kanalisering og volumenreflektion afviger de forsigtigt protoner i den rigtige retning uden at forårsage brusere (figur 2). Sandelig opstår spørgsmålet: vil en krystal under en så stærk mekanisk belastning modstå en så stor protonfluss?

Fig.2. Et skema, der forklarer fordelen ved kollimatorer på bøjede krystaller (til højre) i forhold til den sædvanlige ordning (til venstre). Billede fra LAU9 samarbejdsartikel

For at afklare dette problem blev der oprettet en gruppe hos CERN, der satte krystallen under en kraftig (450 billioner partikler!) 450-GeV protonstråle i SPS acceleratoren (eksperiment UA9, senere – LUA9). I normal drift bør selvfølgelig ikke sådanne store strømme være; Dette eksperiment simulerede kun den mest nødsituation for krystallen. Krystal modstod et sådant slag. Desuden kunne denne gruppe også orientere krystallerne i forhold til stråleaksen med den nødvendige nøjagtighed – en anden ikke-trivial ingeniøropgave, som teknikerne klare med ære. Detaljer sei noter i magasinet Symmetry og CERN Bulletin.

Takket være disse opmuntrende resultater fik LUA9-gruppen adgang til Large Hadron Collider. I 2014 vil hun teste den nye prototype af kollimatoren lige i LHC acceleratorringen. Hvis alt går i overensstemmelse med planen, begynder efter et par år at installere disse kollimatorer på collideren.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: