Сегодня - 25.09.2020

В ЦЕРН успешно испытаны ускоряющие структуры нового инжектора для Большого адронного коллайдера

13 октября 2016
 
В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) прошли успешные испытания одной из секций линейного ускорителя ионов Linac-4 — нового инжектора для Большого адронного коллайдера. 
 
В ходе проверки достигнут проектный темп ускорения и энергия 100 миллионов электрон-вольт. Испытанное оборудование разработано и изготовлено «под ключ» в России —специалистами Института ядерной физики им. Г. И. Будкера и Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина (РФЯЦ-ВНИИТФ, Снежинск). Переход на использование нового инжектора планируется в рамках модернизации Большого адронного коллайдера, которая, как ожидается, позволит более чем вдвое увеличить производительность установки. 
 
Секция CCDTL в составе ускорителя Linac4
 
Руководитель проекта Linac 4, Морицио Вретенар отметил успех пробного запуска: «Проводка пучка через ускоритель прошла исключительно гладко, подтвердив, тем самым, качество изготовления, точность настройки и геодезической выставки ускоряющих структур. Linac 4  — это первый этап длительной и амбициозной программы на пути к новым открытиям на LHC. Через 10 лет, когда программа модернизации будет завершена, физики получат десятикратное увеличение числа столкновений частиц, что колоссально расширит возможности в наблюдении редких процессов и поиска еще неизвестных частиц».
 
Прежде чем попасть в коллайдер, заряженные частицы проходят через каскад ускорителей. Сейчас эта цепочка начинается с линейного ускорителя Linac 2 с энергией протонов 50 МэВ, который был запущен почти 40 лет назад. Для его замены в ЦЕРН создается новый инжектор — Linac 4. В нем будет происходить ускорение интенсивных пучков отрицательных ионов водорода до энергии 160 МэВ. После линейного ускорителя в результате перезарядной инжекции — «обдирки» электронов — протонный пучок будет инжектироваться в следующий ускоритель – накопитель протонов PS. Использование нового линейного ускорителя позволит вдвое поднять светимость коллайдера, а следовательно – и скорость набора экспериментальных данных на LHC.
 
В каждой из четырех ускорительных секций Linac 4 используются различные типы ускоряющих структур, оптимизированные под соответствующий диапазон энергии. Российская команда отвечала за разработку и создание секции CCDTL, в которой частицы ускоряются от 50 до 102 МэВ. Эта секция занимает 25 из 86 м длины Linac 4 и состоит из семи ускоряющих модулей. Каждый модуль включает в себя по три укоряющих высокочастотных резонатора с двумя пролетными трубками в каждом. 
 
«Особенностью использованного нами типа структур является то, — поясняет заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Алексей Трибендис, —  что фокусирующие магнитные линзы расположены не внутри пролетных трубок, а в пространстве между ускоряющими резонаторами. Это обеспечивает гибкость настройки магнитной структуры, снижает требования к точности позиционирования пролетных трубок и, соответственно, уменьшает стоимость изготовления».
 
Создание секции CCDTL — результат многолетнего сотрудничества ИЯФ СО РАН, РФЯЦ-ВНИИТФ и ЦЕРН. По словам Франка Герика, координатора работ от ЦЕРН, сотрудничество по этому проекту продолжалось более 10 лет: «Оно началось с изготовления и испытания прототипов и завершилось созданием первых в мире действующих ускоряющих структур такого типа. Я хотел бы отметить продуктивное участие в разработке концепции и необходимых технологий всех трех организаций. На мой взгляд, это один из самых успешных и эффективных совместных проектов за время моей работы в ЦЕРН».
 
В рамках работы над проектом РФЯЦ-ВНИИТФ изготовил корпуса резонаторов и ячеек связи, используя, в частности, технологию электрохимического нанесения меди толщиной 30-50 микрон на нержавеющую сталь. Это медное покрытие должно, помимо прочного сцепления с подложкой, обладать хорошей электропроводностью и удовлетворять требованиям высокого вакуума. В ИЯФ СО РАН изготовлены пролетные трубки с применением технологий вакуумной пайки и электронно-лучевой сварки, произведена сборка и предварительная настройка модулей. Окончательную настройку оборудования специалисты ИЯФ СО РАН осуществляли в ЦЕРН. 
 
После ввода в эксплуатацию всех ускорительных секций Linac 4 и получения проектной энергии 160 МэВ начнутся долговременные испытания надежности работы ускорителя.  Переключение в режим работы на LHC произойдет во время очередной плановой модернизации ускорительного комплекса в 2019-2020 гг., либо при возникновении проблем с работой Linac 2.
 
Пресс-служба ИЯФ СО РАН
 
Фото предоставлены пресс-службой ИЯФ СО РАН
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus