Injektoren und Beschleuniger rüsten sich nach der Winterpause für die Datenerfassungssaison 2023. Der CERN-Beschleunigerkomplex wird für die Datenerfassungssaison 17 nach einem 2023-wöchigen technischen Stopp (YETS) zum Jahresende für Wartungsarbeiten und kleinere Verbesserungen neu gestartet. Jeder Beschleuniger in der Kette ist am Neustartprozess beteiligt, der schließlich zum Large Hadron Collider (LHC) führen wird. Upgrades während YETS werden die Sammlung physikalischer Daten im zweiten Jahr von LHC Run 3 verbessern. Mit dem Linearbeschleuniger Linac4 kann der Spitzenstrom des Strahls nun um 30 % gesteigert werden. Barrier Buckets zum Stoppen von Strahlverlusten während des Transfers, verbesserte Kickersysteme und ein neuer Injektions-Kickermagnet für den LHC sind einige zusätzliche Verbesserungen.
Der Neustart des LHC ist ein komplexer Prozess mit mehreren Besatzungen und laufenden Maschinenverbesserungen. Es wird erwartet, dass der LHC am 22. April zu kollidieren beginnt, wodurch die Effizienz der Arbeit und die Strahlintensität erhöht werden.
Während die meisten großen Maschinen-Upgrades während der verlängerten Abschaltung vor dem Start von LHC Run 3 stattfanden, werden Beschleunigerverbesserungen, die während des YETS abgeschlossen wurden, die Sammlung physikalischer Daten im zweiten Jahr des Laufs verbessern.
Linac4 begann am 13. Februar 2023 mit der Inbetriebnahme des Strahls und markierte damit den Beginn einer kurzen Phase der Maschinenabstimmung, bevor am 17. Februar der Betrieb aufgenommen wurde. Von diesem Linearbeschleuniger werden Protonen an die gesamte Beschleunigerkette geliefert. Es gibt einen Wasserstoffionengenerator und mehrere Hochfrequenzkavitäten, die die Wasserstoffionen beschleunigen, bevor sie zum PSB gesendet werden. (Protonen-Synchrotron-Booster). Die Linac4-Ressource wurde während YETS aktualisiert. Laut Alessandra Lombardi, leitende Beschleunigerwissenschaftlerin am CERN, liegt die Innovation in der Extraktion.
Obwohl sie mit der alten Quelle vergleichbar ist, bietet die neue Quelle eine 30%ige Erhöhung des Spitzenstrahlstroms. Erhöhungen des Spitzenstroms weisen auf die Möglichkeit hin, Strahlen zu intensivieren, die durch Beschleuniger hindurchgehen.
PSB nahm am 3. März den Strahlbetrieb auf. Hier beschleunigt Linac4 die Wasserstoffionen, wodurch sie alle ihre Elektronen verlieren und nur Protonen übrig bleiben. Diese Protonenstrahlen werden dann in vier Synchrotronringen beschleunigt, wodurch mehrere Experimente und der nächste Beschleuniger in der Kette, das Protonen-Synchrotron, bereitgestellt werden.
PS ist verantwortlich für die Bereitstellung von Protonenstrahlen für verschiedene Studien, darunter diejenigen im n_TOF, Antiproton Attenuator und der Eastern Region, sowie für das Super Proton Synchrotron (SPS), den nächsten Beschleuniger in der Kette. PS hat seine Arbeit am 2023. März 10 aufgenommen. Die Beamlines, die PS und SPS verbinden, wurden während YETS verbessert, um den Strahltransfer zu verbessern. Bis 2016, als ein Verfahren implementiert wurde, das als „Multiturn-Extraktion“ bekannt ist, traten Strahlverluste während der Übertragung von Strahlen von PS zu SPS auf. Da der Umfang des SPS elfmal größer ist als der des PS, erforderte die Übertragung einen Strahl, der sich fünfmal um den PS drehte, um zehn der elf Segmente des SPS zu besetzen.
Die Maschine kann jetzt den Strahl mit etwas verbleibendem Platz richten. Als Weiterentwicklung für 2023 wurde diese Technik um Barrier Buckets ergänzt. Diese helfen dabei, die Einspeisung des Strahls in den nächsten Beschleuniger mit dessen Kavität zu synchronisieren, was zusätzliche Strahlverluste verhindert und die Effizienz des gesamten Komplexes erhöht.
SPS begann am 17. März mit Strahltests. Die letzte Phase, bevor Protonenstrahlen wieder durch den LHC zirkulieren, besteht darin, diesen Beschleuniger für die Physik abzustimmen und vorzubereiten. Auch die SPS für 2023 wurde aktualisiert. Mike Barnes, leitender Ingenieur am CERN, sagt: „Wir haben Kicker auf allen Beschleunigern, und viele wurden untersucht.
Alle diese Geräte müssen wieder in Betrieb genommen und getestet werden, bevor sie zur Verwendung an das CERN-Kontrollzentrum zurückgegeben werden. Kickersysteme ändern die Richtung des Strahls und übertragen ihn auf den nächsten Beschleuniger, ähnlich wie Scheren auf einem Eisenbahngleis. „Die vier Module des SPS-Kickersystems wurden verbessert, um die Wärmemenge zu reduzieren, die der Strahl in ihnen aufbaut“, fügt er hinzu. Bisher war die Fähigkeit des SPS, hochintensive Strahlen anzusteuern, durch diese vier Komponenten begrenzt.
Außerdem wurde während YETS einer der Injektorschlagmagnete im LHC durch ein neues Modell ersetzt. Dies wird als Teil des nächsten Zyklus des LHC, des High Brightness LHC, getestet und nach einiger Betriebszeit geschehen.
Das Neustarten von Maschinen ist ein sehr komplexer Vorgang, an dem viele Personen aus verschiedenen CERN-Gruppen beteiligt sind. Aufgrund laufender Maschinen-Upgrades ist der LHC-Neustart jedes Jahr einzigartig, und bei jedem Schritt des Neustarts muss jede Maschine ersetzt werden, damit die Physik so effektiv und effizient wie möglich funktioniert. Die Kollisionen am LHC werden voraussichtlich am 28. April beginnen, nach einer Inbetriebnahmephase, die am 22. März begann. Dadurch werden ihre Experimente mit größerer Effizienz und einer größeren Strahlintensität als je zuvor ausgestattet.
Quelle: scitechdaily
📩 05/04/2023 17:19