Trong một tuần, sự ra mắt của Large Hadron Collider có thể được nhìn thấy trực tiếp • Igor Ivanov • Tin tức khoa học về "Yếu tố" • LHC, Vật lý

Trong một tuần, sự ra mắt của Large Hadron Collider có thể được nhìn thấy trực tiếp.

Các sự kiện được phát hiện bởi máy dò LHCb trong thử nghiệm thứ hai của phức hợp tiêm LHC. Hình ảnh từ cern.ch

Trước khi khởi động LHC, sẽ được tổ chức vào ngày 10 tháng 9, chỉ còn lại vài ngày nữa Cho đến nay, tất cả mọi thứ đang diễn ra theo kế hoạch, và một lịch trình chi tiết cuối cùng của sự kiện nổi lên, cả vào những ngày còn lại và vào ngày 10 tháng 9.

Sơ đồ LHC chung

Để điều hướng tốt hơn công việc chuẩn bị đang được thực hiện tại LHC, bạn nên xem xét kế hoạch chung của máy gia tốc.

Toàn bộ vòng LHC được chia thành 8 khu vực, ranh giới trong đó được đánh dấu bằng các chấm từ 1 đến 8. Tại mỗi vị trí (1-2, 2-3, vv) có một hàng nam châm điều khiển chùm proton. Do từ trường của các nam châm quay, các chùm proton không bay đi trên một ốp, nhưng liên tục xoay, còn lại bên trong vòng gia tốc. Những nam châm này tạo thành một quỹ đạo theo đó các proton di chuyển. Ngoài ra, các nam châm tập trung đặc biệt hạn chế dao động ngang của các proton liên quan đến quỹ đạo “lý tưởng”, ngăn chúng chạm vào các bức tường với một ống chân không khá hẹp (đường kính vài centimét).

Kế hoạch chung của vòng SPS trước SFP.Các mũi tên chỉ hướng chuyển động của các proton. (Hình tác giả của tin tức)

Vì hai chùm phản proton sẽ lưu thông trong LHC, trên thực tế, hai ống chân không nằm cạnh nhau trong LHC, được kết hợp thành một trong những nơi được chỉ định đặc biệt – tại các điểm 1, 2, 5, 8. Tại các điểm va chạm này xảy ra dầm proton, và xung quanh họ có bốn máy dò chính được chế tạo: hai máy dò lớn – ATLAS và CMS, và hai thiết bị trung bình – ALICE và LHCb.

Tại điểm 4, phần tăng tốc được đặt. Nó ở đây là các chùm proton trong khi tăng tốc sẽ nhận thêm năng lượng với mỗi lượt. Tại điểm 6 là hệ thống xả tia. Có những nam châm nhanh được cài đặt, nếu cần thiết, mang các chùm tia dọc theo một kênh đặc biệt cách xa bộ gia tốc. Các nam châm này được bật trong trường hợp khẩn cấp, khi có nguy cơ gây thiệt hại cho chùm thiết bị, cũng như vài giờ trong quá trình hoạt động – để vứt bỏ chùm mỏng và để lấy một chùm mới. Điểm 3 và 7 được dành riêng cho các thí nghiệm trong tương lai hoặc các thiết bị khác.

Các chùm proton đi vào LHC từ máy gia tốc trước SPS.Các đường truyền chùm tia (Tl2 và Tl8), kết nối hai máy gia tốc vòng này cùng với các nam châm đặc biệt trên mỗi bộ phận, tạo thành phức hợp tiêm của máy va chạm LHC (từ từ "tiêm" – bơm chùm tia). Vì chùm SPS quay theo một hướng, phức hợp tiêm bao gồm hai phần riêng biệt và có bề ngoài không đối xứng. Các proton đi vào vòng gia tốc SPS từ một chuỗi các máy gia tốc nhỏ hơn và thậm chí là năng lượng thấp hơn.

Tình hình hiện tại

Theo thông cáo báo chí của CERN, sự ra mắt của máy va chạm được lên lịch vào thứ Tư, ngày 10 tháng 9. Công việc dài hạn về việc tạo ra các thành phần riêng lẻ và lắp ráp của chúng thành một toàn bộ đơn lẻ kết thúc. Những tháng cuối cùng đã có một làm mát dần dần của toàn bộ máy gia tốc đến một nhiệt độ làm việc là 1,9 K (nghĩa là, -271,25 ° C). Nhiệt độ thấp như vậy là cần thiết vì hai lý do. Một mặt, các nam châm quay ở nhiệt độ như vậy không chỉ trở thành siêu dẫn, mà còn có thể giữ từ trường rất mạnh mà không phá hủy siêu dẫn. Mặt khác, helium lỏng, thấm vào hệ thống dây điện của những nam châm này, trở nên siêu lỏng và nguội đi rất hiệu quả.Việc làm mát các nam châm là cần thiết, bởi vì từ các chùm proton theo thời gian, các proton sẽ bị lệch đi, mà bằng cách xuyên qua các nam châm, sẽ làm nóng chúng.

Khoảng giữa tháng Tám, việc làm mát đã được hoàn thành và kiểm tra các thiết bị điện của nam châm bắt đầu. Nhiệt độ hiện tại trong tất cả tám lĩnh vực LHC được hiển thị trên trang Tình trạng cooldown. Tất cả các thủ tục được thực hiện với LHC có thể được theo dõi trên trang Lịch thanh toán của Máy.

Song song với việc làm mát các lĩnh vực LHC cuối cùng, hai loạt xét nghiệm "tiêm" proton từ máy gia tốc trước SPS vào vòng LHC chính đã được thực hiện thành công. Vào ngày 8-10 tháng 8, đường truyền Tl2 đã được thử nghiệm (được thể hiện bằng màu đỏ tía trong sơ đồ), và vào ngày 22-24 tháng 8, đường truyền Tl8 (màu xanh dương) đã được kiểm tra. Trong mỗi thử nghiệm, các chùm proton không chỉ đi vào vòng chính của LHC mà còn đi qua một khu vực (tương ứng với điểm 3 và 7), nơi chúng được hấp thụ bởi các tấm chắn bảo vệ – các bộ thu thập. Bằng cách này, trong quá trình thử nghiệm thứ hai, khi các chùm proton truyền qua detector LHCb, trong máy dò, các sự kiện va chạm proton với các phân tử khí còn lại trong buồng chân không được ghi lại (xem hình trên).Để có bản tóm tắt ngắn gọn về kết quả của các xét nghiệm này, xem nguồn tin tức LHC của chúng tôi, và tất cả các chi tiết kỹ thuật có thể được tìm thấy trên trang Kiểm tra Tiêm LHC chính thức.

Bản thân máy dò đã chuyển sang chế độ dịch vụ suốt ngày đêm: có nhiều người trong phòng điều khiển của họ liên tục, kể cả vào ban đêm, người giám sát hoạt động của tất cả các hệ thống dò tìm.

Phải làm gì trong những ngày tới

Vào cuối tuần tới, các thao tác cuối cùng với "thiết bị dò tìm" sắt sẽ kết thúc. Điều này, tuy nhiên, không có nghĩa là các máy dò sẽ sẵn sàng hoạt động ở mức 100% – một cái gì đó sẽ được hoàn thành trong thời gian nghỉ đông. Tuy nhiên, nói chung, các máy dò sẽ được lắp ráp và sẽ sẵn sàng nhận các sự kiện đầu tiên. Vào ngày 4-5 tháng 9, các phòng thử nghiệm sẽ được niêm phong, một chân không đủ sâu sẽ được tạo ra trong ống gia tốc, và LHC sẽ sẵn sàng cho việc kiểm tra mới nhất.

Vào cuối tuần, từ ngày 5 tháng 9 đến ngày 7 tháng 9, thử nghiệm thứ ba, cuối cùng của hệ thống bơm proton sẽ được tiến hành (để biết chi tiết, xem tất cả trên cùng một trang của các Thử nghiệm Tiêm LHC). Phân tích cẩn thận các thử nghiệm trước đây cho thấy hệ thống từ tính cần được điều chỉnh một chút để điều chỉnh quỹ đạo chùm tia.Một loạt các xét nghiệm mới sẽ đảm bảo rằng các hiệu chỉnh thực sự cải thiện hành vi của các chùm tia.

Sau đó, vào ngày 8 và 9 tháng 9, lần kiểm tra cuối cùng của toàn bộ cơ sở hạ tầng LHC sẽ được thực hiện, và sau đó máy gia tốc sẽ sẵn sàng cho một khởi động đầy đủ.

Lịch biểu cho ngày 10 tháng 9

Nếu không có gì xảy ra bất ngờ cho những ngày còn lại, thì vào sáng thứ Tư, ngày 10 tháng 9, chùm proton sẽ được phóng vào máy gia tốc. LHC sẽ được coi là hoạt động khi các chùm proton bắt đầu lưu thông ổn định trong nó, ngay cả khi không va chạm với nhau.

Sự ra mắt đầu tiên của chùm proton vào ngày này sẽ được thực hiện lúc 9:30 sáng CET (lúc 11:30 giờ Moscow). Rất khó để dự đoán trước tiến trình khởi chạy sẽ tốt như thế nào, nhưng nhiệm vụ tối thiểu cho đến ngày nay – để đảm bảo rằng proton chùm theo cả hai hướng vượt qua ít nhất một lần lượt đầy đủ. Các chùm proton sẽ được đưa vào máy va chạm dần dần, theo ngành. Ban đầu, chùm tia dọc theo đường truyền sẽ được lấy ra khỏi máy gia tốc trước và sẽ nghỉ ngơi trên màn hình bảo vệ ở lối vào LHC. Sau đó, các màn hình sẽ được loại bỏ, và chùm tia sẽ đi dọc theo vòng cung đến điểm điều khiển gần nhất, nơi nó sẽ được hấp thụ bởi các bộ thu thập (giai đoạn này đã được thông qua trong các thử nghiệm của hệ thống phun).Nếu tại thời điểm này quỹ đạo là theo thứ tự, sau đó các collimators sẽ di chuyển ngoài, và chùm sẽ đi xa hơn, đến vùng kiểm soát tiếp theo, nơi kiểm tra quỹ đạo sẽ lặp lại.

Khoảnh khắc quan trọng sẽ đến khi các cánh tà cuối cùng được tháo ra trong đường đi của các proton, và, xoay vòng hoàn toàn, chùm tia sẽ chuyển sang vòng tiếp theo. Một mặt, quỹ đạo sẽ đóng, và nhiệm vụ tối thiểu sẽ được hoàn thành. Nhưng sau đó một tình huống có thể phát sinh rằng hệ thống từ tính sẽ bắt đầu "xoay" dao động ngang của chùm tia. Sau đó, trong một vài cuộc cách mạng, nó sẽ mất ổn định và đi ra khỏi quỹ đạo. Nếu các thiết bị điện tử nhận thấy điều này, thì để ngăn chặn những hậu quả không mong muốn, chùm tia sẽ ngay lập tức “rơi” – tức là nó sẽ được đưa ra thông qua một kênh đặc biệt và được hấp thụ bởi một đơn vị đặc biệt lớn. Vì vậy, nó có thể xảy ra rằng nhà nước "LHC đang hoạt động"Chỉ một khoảnh khắc ngắn sẽ kéo dài (nhớ lại rằng các proton sẽ mất ít hơn một phần nghìn giây trong một cuộc cách mạng quanh vòng LHC).

Nhiệm vụ tối đa cho ngày này: suy luận và giữ một loạt các proton trong quỹ đạo trong một thời gian dài (theo tiêu chuẩn của con người).Nó thậm chí có thể có thể giữ cùng một lúc hai cục máu đông lưu thông theo hướng ngược nhau. Điều này có nghĩa là toàn bộ hệ thống đa phần tử phức tạp của điều khiển chùm từ được lắp ráp một cách chính xác, rằng nó không "xoay" chùm tia, nhưng ngược lại, kiềm chế thành công các dao động của nó.

Vào ngày 10 tháng 9, bắt đầu lúc 8:30 sáng, một chương trình phát sóng trực tuyến từ máy chủ webcast.cern.ch sẽ bắt đầu hoạt động. Sự phát triển của các sự kiện sẽ được bao phủ bởi nhiều phương tiện truyền thông, bao gồm các kênh truyền hình có thể nhận được một "bức tranh" thông qua mạng Eurovision. Xem trang chùm đầu tiên của LHC để biết chi tiết sự kiện.

Những gì tiếp theo

Sau khi một lưu lượng chùm ổn định trong LHC đạt được, giai đoạn thử nghiệm của máy va chạm hoạt động sẽ bắt đầu. Khẩu độ của vòng gia tốc sẽ được đo (có nghĩa là chiều rộng của khoảng cách mà chùm tia có thể dao động mà không đe dọa tường của buồng chân không và thiết bị), phản ứng của đường chùm tới các hiệu chỉnh từ trường nhất định sẽ được kiểm tra, và thủ tục gia tốc proton tới 5 TeV sẽ được gỡ lỗi. Nói cách khác, nó sẽ là một khoảng thời gian nghiên cứu các thông số của chính LHC.

Máy dò tại thời điểm này cũng sẽ không hoạt động.Ngay cả khi không có xung đột proton-proton, người ta hy vọng rằng họ sẽ đăng ký va chạm proton hiếm với các phân tử khí dư trong buồng chân không. Việc phát hiện các sự kiện như vậy sẽ được sử dụng để kiểm tra hoạt động phối hợp và gỡ lỗi các thành phần khác nhau của thiết bị dò tìm.

Khả năng sắp xếp va chạm proton-proton đầu tiên đã có trong 1-2 tuần sau khi sự ra mắt của LHC đang được thảo luận. Vì phần gia tốc chưa được gỡ lỗi vào thời điểm đó, các proton sẽ có năng lượng mà chúng có trong quá trình bơm vào LHC, nghĩa là chúng sẽ va chạm với tổng năng lượng 0,9 TeV. Ngay cả một phiên ngắn của các va chạm như vậy sẽ rất hữu ích cho việc dò tìm lỗi.

Sẽ mất khoảng hai tháng để gỡ lỗi hoàn toàn bộ gia tốc, vì vậy va chạm đầu tiên với tổng năng lượng 10 TeV sẽ được dự kiến ​​không sớm hơn cuối tháng Mười.

Chúng tôi nhắc nhở bạn rằng chúng tôi theo dõi tất cả các sự kiện thú vị tại LHC trong nguồn tin tức LHC.

Nguồn: T. Wengler. Báo cáo “ATLAS và LHC” // tại hội thảo “Hội thảo về Vật lý và Hiệu suất ATLAS”, ngày 26-29 tháng 8 năm 2008.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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