Wielki Zderzacz Hadronów wznawia swoje działanie
29 kwietnia Wielki Zderzacz Hadronów (the Large Hadron Collider, LHC) znajdujący się w podgenewskim ośrodku naukowo-badawczym CERN, po raz pierwszy w tym roku rozpoczął cyrkulację wiązek protonów. Nastąpiło to po technicznej przerwie trwającej 17 tygodni.
Prace konserwacyjne rozpoczęły się w grudniu 2016 roku. Po ich zakończeniu, przez ostatni miesiąc, sprawdzano działanie całego łańcucha urządzeń akceleratora. Każde urządzenie po kolei było włączane i poddawane obserwacji. Dopiero na końcu ruszyć mogła ostatnie ogniwo łańcucha – Wielki Zderzacz Hadronów.
Jak tłumaczy Rende Steerenberg, szef zespołu operacyjnego odpowiedzialnego za cały kompleks, w tym LHC, akcelerator jest jak dobrze zgrana orkiestra.
– Wszystko musi działać w odpowiednim czasie i bardzo sprawnie ze sobą współpracować. Dopiero kiedy każda część działa odpowiednio, następuje moment wprowadzenia wiązki, która zgodnie z planem przechodzi z jednego urządzenia do drugiego, aż w końcu trafia do LHC (zobacz film obok, źródło: CERN).
Zimą każdego roku maszyneria jest zatrzymywana, żeby umożliwić technikom i inżynierom wykonanie istotnych napraw i ulepszeń. W tym roku jednak zaplanowano dłuższą przerwę, na potrzeby bardziej złożonych prac. Wymieniono nadprzewodzący magnes w Zderzaczu, zainstalowano nową wyrzutnię wiązek w Supersynchrotronie Protonowym (Super Proton Synchrotron, SPS), skąd wiązki trafiają do LHC i dokonano wymiany okablowania na dużą skalę.
Dzięki tym zmianom Zderzacz będzie mógł osiągnąć bardziej zintegrowane światło, czyli moc promieniowania, a im większe światło, tym więcej danych będzie można zgromadzić w przeprowadzanych eksperymentach, poprzez obserwację rzadziej zachodzących procesów.
– Naszym celem na roku 2017 – wyjaśnia Steerenberg – jest osiągnięcie światła zintegrowanego na poziomie 45 fb-1 [w 2016 roku udało się osiągnąć 40fb-1] albo więcej. Można zwiększyć światło na różne sposoby – przez umieszczenie większej liczby grup wiązek w urządzeniu, przez podniesienie gęstości wiązki, ale największym wyzwaniem jest utrzymanie stabilnej wiązki przez jak najdłuższy czas.
W 2016 roku maszyna była w stanie utrzymać stabilne wiązki – takie, z których badacze mogą uzyskać cenne dane – przez około 49 proc. czasu. Rok wcześniej było to jedynie 35 proc.. Wyzwaniem dla zespołu pracującego w CERN jest utrzymanie lub podniesienie tego wyniku w tym roku. Praca LHC w 2017 roku będzie też okazją do wypróbowania nowych ustawień optycznych, które dają potencjalną możliwość uzyskania wyższej niż kiedykolwiek mocy promieniowania i większej liczby zderzeń.
– Zmieniamy to, w jaki sposób kondensujemy wiązki do małych rozmiarów podczas eksperymentów. Rozpoczniemy od tych samych wartości, co w ubiegłym roku, ale mamy możliwość osiągnięcia jeszcze mniejszych rozmiarów, dzięki czemu uda się zwiększyć możliwości całego urządzenia. Z nową wyrzutnią wiązek w SPS i nowym iniektorem w LHC możemy wtłoczyć więcej cząsteczek w każdej grupie, a także więcej grup. To oczywiście prowadzi do większej liczby zderzeń – konkluduje Steerenberg.
Przez kilka pierwszych tygodni, kilka wiązek cząsteczek będzie krążyć w Zderzaczu, by zredukować liczbę błędów i zweryfikować działanie urządzenia. Liczba wiązek będzie stopniowo rosła w kolejnych tygodniach, aż w urządzeniu będzie wystarczająco cząsteczek, by rozpocząć zderzenia i zacząć zbierać dane fizyczne.
Źródło: Herriet Jarlett: The LHC has started for its 2017 run na stronie https://home.cern/
