Ускорительный комплекс ЦЕРН после 17-недельного периода технического обслуживания и модернизации возобновил работу в сезон сбора данных 2023 года. Усовершенствования позволят улучшить процесс получения данных и включают в себя увеличение пикового тока Linac4 на 30%, установку барьерных ковшей для предотвращения потери пучка и модернизацию кикерных систем. Ожидается, что столкновения на БАК начнутся 22 апреля, что обеспечит повышение эффективности и интенсивности пучка для экспериментов.
После зимней остановки инжекторы и ускорители готовятся к сезону сбора данных 2023 года.
После 17-недельного технического останова (YETS) для проведения технического обслуживания и мелких модернизаций ускорительный комплекс ЦЕРН возобновляет работу в сезон сбора данных 2023 года. В процессе перезапуска участвуют все ускорители в цепочке, в конечном итоге приводящей к Большому адронному коллайдеру (БАК). Модернизация, проведенная в рамках проекта YETS, позволит расширить возможности сбора данных по физике в течение второго года третьего цикла работы БАК. Линейный ускоритель Linac4 позволяет увеличить пиковый ток пучка на 30%. Среди других усовершенствований — барьерные ковши для предотвращения потерь пучка во время переброски, модернизированные системы кикеров и новый магнит для инжекционного кикера БАК. Перезапуск БАК является сложным процессом, в котором участвуют несколько групп и проводится постоянная модернизация оборудования. Ожидается, что столкновения на БАК начнутся 22 апреля, что позволит повысить эффективность экспериментов и интенсивность пучка.
Внутри туннеля БАК. Credit: CERN
Дни становятся длиннее, деревья зеленеют, и для ускорительного комплекса ЦЕРН тоже наступило время пробуждения. После технического останова в конце года (YETS) — 17-недельного периода, в течение которого ускорители проходят техническое обслуживание и мелкую модернизацию, — каждый ускоритель в цепи, в свою очередь, был перезапущен на сезон сбора данных 2023 года. Каждый перезапуск является важным этапом в процессе доставки протонов от источника до конечного пункта назначения — Большого адронного коллайдера (БАК). Несмотря на то, что большинство основных работ по модернизации оборудования было выполнено во время длительного останова перед началом третьего запуска БАК, модернизация ускорителя, проведенная в ходе YETS, позволит улучшить качество сбора данных по физике во второй год работы.
Все началось 13 февраля 2023 года, когда на Linac4 начался пусконаладочный процесс: короткий период настройки установки перед началом работы 17 февраля. Этот линейный ускоритель отвечает за подачу протонов во всю цепочку ускорителей. Он состоит из источника ионов водорода и нескольких ускоряющих структур (известных как радиочастотные резонаторы), которые направляют ионы в PSB (Proton Synchrotron Booster). Во время проведения YETS была проведена модернизация источника Linac4. Алессандра Ломбарди, старший физик ускорителя в ЦЕРНе, поясняет: «Новизна заключается в извлечении. Хотя новый источник аналогичен предыдущему, он позволяет на 30% увеличить пиковый ток пучка». Увеличение пикового тока означает, что пучки, проходящие через ускорители, могут иметь более высокую интенсивность.
Схема ускорительного комплекса ЦЕРН. Credit: CERN
3 марта на СОВ начался пусконаладочный процесс. Здесь ионы водорода, ускоренные на Linac4, лишаются электронов, оставляя только протоны. Эти пучки протонов далее ускоряются в четырех кольцах синхротрона, питая небольшое количество экспериментов и следующий ускоритель в цепочке — протонный синхротрон (ПС).
ПС, который начал свою работу в 2023 году 10 марта, отвечает за подачу протонных пучков в различные эксперименты, включая n_TOF, антипротонный замедлитель и эксперименты в Восточной зоне, а также в суперпротонный синхротрон (SPS), следующий ускоритель в цепочке. Во время проведения YETS была проведена модернизация пучковых линий между PS и SPS для повышения эффективности передачи пучка. До 2016 года, когда был внедрен процесс «многооборотной экстракции», при передаче пучков из PS в SPS происходили потери пучков. Поскольку окружность SPS в одиннадцать раз больше окружности PS, при передаче пучок пять раз обходил PS, заполняя десять из одиннадцати секций SPS. При этом оставалось свободное пространство для направления луча машиной. Для 2023 года этот метод был еще более усовершенствован за счет внедрения барьерных ковшей. Они позволяют синхронизировать введение пучка в следующий ускоритель с его зазором, что предотвращает дальнейшие потери пучка и повышает эффективность работы всего комплекса.
Ускоритель протонного синхротрона (PSB). Credit: CERN
17 марта на SPS начался пусконаладочный процесс. Настройка и подготовка ускорителя к физике — последний этап перед тем, как пучки протонов снова смогут циркулировать в БАК. Кроме того, SPS был модернизирован к 2023 году. Майк Барнс, один из старших инженеров ЦЕРН, поясняет: «У нас есть кикерные системы во всех ускорителях, на многих из которых уже проводились работы. Все эти системы должны быть вновь введены в эксплуатацию и протестированы, прежде чем они будут переданы в центр управления ЦЕРН для эксплуатации». Кикерные системы действуют подобно переключателям на железнодорожных путях: они изменяют направление пучка, чтобы перевести его на следующий ускоритель. Он продолжает: «В кикерной системе SPS были модернизированы четыре модуля, чтобы уменьшить количество тепла, выделяемого в них пучком. Ранее эти четыре модуля ограничивали работу высокоинтенсивного пучка в SPS».
Установка новых инжекционных кикерных магнитов SPS. Credit: CERN
Кроме того, в БАК в ходе проекта YETS один из магнитов инжекционного кикера был заменен на магнит новой конструкции. Он, как и многое другое оборудование, установленное в туннеле БАК, будет протестирован в рамках подготовки к следующему запуску БАК — БАК высокой светимости.
Процесс перезапуска установок чрезвычайно сложен, в нем участвует множество людей, работающих в различных группах ЦЕРН. Каждый год перезапуск БАК происходит по-разному в связи с постоянной модернизацией оборудования, и на каждом этапе перезапуска каждый отдельный прибор должен быть настроен таким образом, чтобы физика работала как можно эффективнее и продуктивнее. После пусконаладочных работ, которые начнутся 28 марта, 22 апреля ожидается начало столкновений на БАКе, что обеспечит экспериментам большую эффективность и более высокую интенсивность пучка, чем когда-либо ранее.
