大型强子对撞机 (LHC) 长约 27 公里,依靠数千个不同的磁铁(偶极子、四极子、六极子、八极子、十极子等)来引导和控制其粒子束。每种类型执行特定的功能。
其中一些最重要的被称为内部三合会。这些三个四极磁铁阵列(因此得名)位于大型强子对撞机四个主要实验的两侧。他们的工作是在粒子在探测器内碰撞之前尽可能紧密地聚焦粒子束。
光束越“压缩”,粒子碰撞的可能性就越大。这使得内部三联体对于增加大型强子对撞机的光度(即给定时间内发生的碰撞次数)至关重要。更多的光意味着更多的碰撞,并为研究人员提供更多的数据进行分析。
为大型强子对撞机的新时代做好准备
未来高亮度大型强子对撞机(HiLumi LHC)项目的一个主要部分涉及用更强大的一代磁铁替换现有的内部三联体。
该操作发生在第三次长时间停止 (LS3) 期间。近日,工作人员切断了第一条磁力连接,正式开始更换作业。 CERN总干事马克·汤姆森还参观了LHC Point 1(ATLAS实验)。
“用新的 HiLumi LHC 内部三联体替换这些磁铁对于光明的未来至关重要。新三联体的第一个四极子应该在 2029 年初进入隧道。总共将安装 16 个低温恒温器和 28 个低温装置。 – 这是一件大事,”LS3 协调小组负责人 Jean-Philippe Tock 解释道。
磁铁强度约 40%
新型室内三轮车是多年研发的产物。与目前在大型强子对撞机内运行的铌钛磁体相比,它们代表了一项重大技术进步。
升级后的磁铁不再使用铌钛,而是使用超导铌锡线圈。这使得它们能够产生高达 11.3 特斯拉的磁场,比当前磁铁产生的磁场强约 40%。
新设备将安装在 ATLAS 和 CMS 实验周围,其中碰撞增长的速度将尤为重要。
ALICE 和 LHCb 的工作方式不同,追求不同的物理应用,因此它们不需要相同的瞬时光度提升。因此,他们现有的内部三合会可以保留。然而,这些磁铁仍在不断完善中,因此这两个实验都受益于亮度的整体增加。
拆除28块超导磁体
从 9 月 7 日开始,CERN 团队将拆除 ATLAS 和 CMS 两侧对撞机的部分部件。目标是移除需要更换的 28 个超导磁体(包括内部三联体)。
这次操作标志着自大型强子对撞机建成以来一直是其一部分的硬件时代的结束。
HiLumi LHC 项目负责人 Markus Zerlaut 表示:“今天的事件对于 CERN 来说是一个重要的里程碑,特别是对于 HiLumi LHC 项目团队来说。当前的内部三联体对应于 LHC 的建造阶段,并于 2005 年至 2007 年间安装在机器上。经过近二十年的运行,它们将在未来被新一代更强大的磁铁所取代。”