×

Serwis forumakademickie.pl wykorzystuje pliki cookies. Korzystając z naszej strony wyrażasz zgodę na wykorzystanie plików cookies w celach statystycznych. Jeżeli nie wyrażasz zgody - zmień ustawienia swojej przeglądarki internetowej.

Buncher ze Świerku

Wielki Zderzacz Hadronów
27 stycznia 2010
Akcelerator LHC znajduje się w fazie rozruchowej i jeszcze nie wszedł w docelowy tryb pracy. Jednak fizycy myślą już o jego modernizacji. Z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku do Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN pod Genewą właśnie wyjechał buncher, urządzenie, które w przyszłości będzie pierwszym etapem rozpędzania protonów w kaskadzie akceleratorów zasilającej Wielki Zderzacz Hadronów. Aby LHC mógł działać, potrzebny jest cały zespół akceleratorów stopniowo rozpędzających cząstki do coraz większych energii. Wszystko zaczyna się od wodoru, którego atomy składają się z jednego protonu i jednego elektronu. Atomy te co ok. 9 godzin są pobierane z niewielkiej butli i jonizowane, czyli „odzierane” z elektronów. Tak otrzymane protony zostają skierowane do akceleratora liniowego Linac 2, gdzie rozpędza się je mniej więcej do 30 proc. prędkości światła. Następnie trafiają do akceleratora PS Booster i tu ich energia wzrasta niemal 30-krotnie. Z Boostera protony są przekazywane do Synchrotronu Protonowego PS, a potem do Supersynchrotronu Protonowego SPS, na każdym etapie zwiększając energię ok. 20 razy. Niecałe 5 minut po opuszczeniu butli cząstki są wreszcie wpuszczane do wnętrza LHC. Każdego dnia w ten sposób rozpędza się dwa nanogramy (10-9 g) wodoru. Wydajność akceleratora LHC ściśle zależy od tego, co dzieje się na początkowych etapach przyspieszania cząstek. Z tego powodu w pierwszej fazie modernizacji systemu LHC akcelerator Linac 2 zostanie zastąpiony bardziej wydajnym przyspieszaczem Linac 4. Zbudowany w Instutucie Problemów Jądrowych w Świerku buncher to pierwszy stopień przyspieszający w Linacu 4. Urządzenie ma kształt zbliżony do walca o średnicy ok. 60 cm i wysokości ok. 30 cm. Jego miedziane ściany otaczają wnękę o bardzo precyzyjnie zaprojektowanym kształcie. Wewnątrz wnęki drga pole elektromagnetyczne podobne do używanego w kuchence mikrofalowej. Pole to nie tylko przyspiesza znajdujące się w nim protony, ale przede wszystkim grupuje je w paczki (ang. bunch). Grupowanie jest niezbędne, ponieważ na dalszych etapach cząstki są przyspieszane w oscylującym polu mikrofalowym. – Drgania pola elektrycznego zachodzą jednak w obu kierunkach, co oznacza, że w jednej fazie cząstki byłyby przyspieszane, ale w następnej zostałyby spowolnione. Paczki pozwalają wstrzelić się precyzyjnie w te miejsca, gdzie pole pomaga w rozpędzaniu protonów – wyjaśnia dr Paweł Krawczyk, dyrektor Zakładu Aparatury Jądrowej IPJ, w którym powstał buncher. Obróbkę mechaniczną elementów bunchera wykonał zespół pod kierunkiem Andrzeja Polaka, montaż i uruchomienie nastąpiło w pracowni kierowanej przez Michała Matusiaka, a strojenie mikrofalowe przeprowadził Marcin Wojciechowski. Rezultatem zastąpienia starego akceleratora liniowego przez Linac 4 z polskim buncherem będzie dwukrotny wzrost jasności wiązek wprowadzanych do LHC, a tym samym większa liczba zderzeń między protonami. Już za 2 lata, po uruchomienu Linaca 4, naukowcy uczestniczący w eksperymentach przy Wielkim Zderzaczu Hadronów będą mogli efektywniej obserwować zjawiska zachodzące w świecie kwantów przy wysokich energiach, co z czasem pozwoli na rozbudowanie współczesnych teorii fizycznych opisujących strukturę materii.