Jak pokračuje spouštění největšího urychlovače?  
V nedávných dnech se podařilo zase velice rázně postoupit v uvádění do provozu urychlovače LHC. Začalo vstřikování protonů z předurychlovače do samotného urychlovače...ˇ

 

Zvětšit obrázek
Kontrolní místnost urychlovače LHC (zdroj CERN).


 Podrobnější popis tohoto zařízení a očekávané výsledky jeho využití už byly na Oslovi podrobně rozebírány. Můžete si připomenout, jak urychlovač LHC a jeho experimenty vypadají i jak zatím probíhalo jeho dokončování. Dnes bych se krátce věnoval aktuálnímu stavu a zmínil se o několika zajímavostech.

 

Zvětšit obrázek
Jeden z prvních případů protonů, které se 22. srpna v 17:30 dostaly do tunelu LHC a byly zachyceny detektory experimentu LHCb (zdroj CERN).

 

 

První protony v urychlovači LHC

Samotné urychlování protonů probíhá v několika stupních, přičemž se užívají urychlovače, které pracují v laboratoři CERN již dlouho. V pátek 22. srpna večer se podařilo vstříknout shluk několika protonů z předurychlovače SPS (Super Proton Synchrotron) do samotného urychlovače LHC ve směru proti pohybu hodinových ručiček. Shluk protonů se po průletu  systémem transportujícím urychlované částice mezi urychlovači SPS a LHC pohyboval zhruba tři kilometry v rouře samotného urychlovače LHC. Následně byla laděna synchronizace transportu a vyladilo se vstřikování shluku protonů z SPS do LHC ve zmíněném směru proti pohybu hodinových ručiček.

 

 

 

proton v tunelu LHC

Obraz úplně prvního shluku protonů v trubici LHC 11. srpna 2008 (zdroj CERN).

 

 

Interakce některých z těchto protonů byly zaznamenány detektory experimentu LHCb, který byl nejblíže místu, kam se při pouti svazku proti směru pohybu hodinových ručiček protony vydávají. Tato událost je jedním z vrcholů náročného spouštění urychlovače, kterému předcházela dlouhá řada velmi různorodých testů. Mezi zajímavé patřila například zkouška provedená v březnu. Zjišťovalo se, zda v trubicích urychlovače nezůstal nějaký nežádoucí předmět a svazek protonů při své cestě nenarazí na překážku.

Zvětšit obrázek
Jeden z prvních případů protonů, které se 22. srpna v 17:30 dostaly do tunelu LHC a byly zachyceny detektory experimentu LHCb (zdroj CERN).

V tomto případě se využil pingpongový míček, který měl ve svém nitru jednoduché zařízení, které byla schopna zaznamenat vysokofrekvenční čidla urychlovače. Zmíněný míček se do trubky tak akorát vešel. Odčerpáváním vzduchu se v trubce vytvořil na jedné straně podtlak a míček se vydal na 27 km dlouhou pouť trubkou urychlovače. Taková zkouška není samoúčelná. Na jednom z ruských urychlovačů se traduje, že během odčerpávání vzduchu z něho nebylo stále možné dosáhnout potřebného vakua. Ať čerpali jak chtěli intenzivně a dlouho. Nakonec jej znovu otevřeli a v jeho trubce našli úplně vysušenou a mumifikovanou myš. Nevím, do jaké míry je to pravda a jestli to není pouze legenda. V tomto případě pouze prodávám tak, jak jsem vyslechl.

 

 

Velmi náročné bylo jak dosažení potřebného vakua, tak i ochlazení všech magnetů na teplotu tekutého helia (pouhé necelé dva stupně nad absolutní nulou). Jen bych připomenul, že se při ochlazování mění i rozměry těles a v našem případě dojde na celé délce 26 659 m ke zkrácení urychlovače zhruba o 20 m. Ochlazování všech osmi sektorů, do kterých je urychlovač rozdělen, bylo dokončeno k počátku srpna. Bylo tak možno začít s vylaďováním koordinované práce celého systému. Už zmíněné vstříknutí prvních protonů ve směru proti pohybu hodinových ručiček bylo doplněním synchronizace při vstřikování ve směru pohybu hodinových ručiček, která byla otestována již v první půli srpna. Úplně první protony tak do urychlovače LHC vletěly 11. srpna. Vše je tak nyní připraveno k tomu, aby 10. září došlo k plánovanému prvnímu oběhu shluku protonů celým obvodem urychlovače. Jestli vše proběhne podle plánu, bude následovat ladění pohybu shluků protonů s energií 450 GeV, kterou obdržely již v urychlovači SPS a posléze i k urychlování. Letos se plánuje  urychlení na energii zhruba 70% maximální projektované energie, která je 7000 GeV. Po zimní přestávce v energeticky nejnáročnějším období roku by se pak mělo v příštím roce dosáhnout už i maximální plánované energie. Z počátku však bude intenzita svazku relativně malá a dosažení maximálních plánovaných parametrů se nepředpokládá před rokem 2010. Zatím vše nasvědčuje tomu, že by oficiální přestřižení pásky spouštějící za účasti politiků a celebrit urychlovač LHC, které je stanoveno na 21. říjen tohoto roku, mohlo být slavnostní opravdu oprávněně.


 

Intenzivní testování detektorů pomocí kosmického záření

Velice intenzivně se na experimenty připravují i jednotlivé experimenty. Již několik měsíců probíhají nonstop směny a ladí se souhra činností všech zařízení jednotlivých experimentů. Hledají se a průběžně odstraňují nedostatky a závady. Zatím vše probíhá s využitím mionů kosmického záření, které se dostávají až hluboko do podzemí a jsou detektory zaznamenávány.

Zvětšit obrázek
Poslední společný snímek experimentu ALICE a jeho účastníků, kteří byli zrovna v laboratoři CERN. Pořízeno těsně před uzavřením podzemí. Napravo vpředu je v tátově náruči i nejmladší „fyzik“ Petřík, který přijel s rodiči z Česka. (Zdroj CERN).

Jako příkladu si blíže všimněme experimentu ALICE, na kterém pracuje i naše skupina fyziků a studentů z Ústavu jaderné fyziky v Řeži a Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze. Podílíme se hlavně na konstrukci a provozu křemíkových driftových detektorů, které jsou součástí systému vnitřních dráhových detektorů. Tyto detektory mají umožnit proměřovat dráhy nabitých částic s přesností v řádu desítek mikrometrů a zkoumají tak rozpady velmi krátce žijících částic.   
 
 

Zvětšit obrázek
Petřík, tentokrát sám s mámou před magnetem experimentu ALICE (zdroj Světlana Kušpilová).


Systém nízkovoltového napájení křemíkových detektorů dodávala česká firma, naši fyzikové se podíleli na realizaci programového systému, který tyto detektory kontroluje a ovládá a naši studenti se účastnili instalace a oživování těchto detektorů a příslušného elektronické systému v podzemí. V posledních měsících se pak střídají na pravidelných směnách při testování a ladění celého systému. Zlomové v tomto případě bylo červnové zachycení prvních průletů částic kosmického záření vnitřními dráhovými detektory experimentu ALICE, které potvrdilo jejich správnou činnost.
 
 

 

V červenci pak skončily poslední práce na ALICI v podzemí a těsně před jeho uzavřením ještě proběhlo poslední fotografování s účastí všech členů týmu ALICE, kteří byli v té době v laboratoři CERN. Z naší skupiny pocházel i nejmladší „fyzik“ na fotce, který tam v té době pobýval s rodiči. Vasil a Světlana mají velký podíl právě na vývoji a testování křemíkových driftových detektorů pro ALICI a jejich elektronického systému.
 

 

 

Zvětšit obrázek
Otec Petříka, tentokrát už v práci na směně ve ztemnělém velínu experimentu ALICE (zdroj Světlana Kušpilová)

Pro udržení a kontrolu chodu zvláště na počátku relativně velkého počtu lidí. Každý subsystém má na směně svého člověka, proto se i řada našich studentů během prázdnin v laboratoři CERN na směnách střídala. Nejen oni vyhlížejí blížící se okamžik, kdy začne ALICE i další experimenty zaznamenávat první srážky protonů a jader.ˇ


Stránky autora

 

 

 

 

 

 

 

Datum: 28.08.2008 12:16
Tisk článku


Diskuze:

LHC ve zkratce

Stanislav Brožek,2008-09-01 09:01:45

Must see: rapové vysvětlení důvodů a činností LHC:
http://www.youtube.com/watch?v=j50ZssEojtM
... ;-)

Odpovědět

Řešení tepelné roztažnosti

Vladimír Wagner,2008-08-29 11:32:45

Moje jednovětá formulace upozorňující na vliv tepelné roztažnosti na urychlovač byla poněkud nešťastná a může čtenáře vést ke špatné interpretaci. Jan Holý na to správně upozornil svým dotazem. Průměr obvodu urychlovače se pochopitelně nemůže měnit o hodnotu, kterou Jan uvedl a která by plynula z toho, že by se obvod změnil o těch zmiňovaných 20 m. Platí to pochopitelně i pro lineární urychlovač. Jeho segmenty taky nemohou na koncích pochodovat podle toho, jak se materiál ochlazuje nebo ohřívá. Musí se to řešit tak, že mezi jednotlivými částmi urychlovače musí být jistá „vůle“. Týká se to i řady dalších zařízení. Známe například dilatační spáry u mostních konstrukcí, „cikcakové“ vybočení u plynovodů a ropovodů a hlavně vlnovce, které spojují systémy, kde potřebujeme zajistit vodotěsnost či vzduchotěsnost. Vlnovce umožňují svou pružností kompenzovat změny délky dalších částí systému. Vlnovce neřeší jen tepelnou roztažnost, ale umožňují, aby systém nemusel být „totálně tuhý“, což by pro něj mohlo být nebezpečné. U urychlovače LHC musíme tepelnou roztažnost řešit nejen u samotných rour, ve kterých se pohybují protony, ale také u propojování systémů, které přivádějí tekuté helium, či dusík nebo zajišťují další služby. Široce se využívají právě vlnovce (snímek jednoho z nich před a po destrukci při testech jsem ukazoval v jednom z předchozích svých článku o spouštění LHC). Nevím jak se to přesně technicky řeší v různých případech a částech LHC. Zkusím to najít. Pokud by se však našel nějaký technik, který by napsal článeček o tom, jak se v různých případech konstrukcí a systémů zajišťuje pružnost řešící tepelnou roztažnost, rád bych si jej na Oslu přečetl.

Odpovědět

Jan Holy,2008-08-29 00:43:07

To bych chapal u linearniho urychlovace. To, ze se kruhovy segment (kruhoveho) urychlovace zkrati prece znamena, ze se zmensi prumer. Mozna, ze nekde vubec (v mistech jednotlivych experimentu) a jinde o to vic. Nejsem zadny odbornik, proto bych rad, aby mi nekdo vysvetlil jak je to konkretne udelane nebo kde je v mych uvahach chyba. Nikde na fotkach tunelu, kde bylo patrne zakriveni sten jsem nevidel tri metry mezeru mezi vnitrni stenou a trubici urychlovace. Jedine co me napada je, ze se ochlazovaly rozpojene segmenty a postupne se zmensujicim se prumerem trubice se teprve spojovaly. Ze se zacinalo u vnejsich sten tunelu a koncilo u vnitrnich.

Odpovědět


Natahovaci spoje

Jan Kotek,2008-09-02 14:37:55

Je to jak pise Egon. Trubice urychlovace je spojena z 1700 casti a prave ty spoje jsou "roztahovaci". Neboli segment se po delce smrsti, ale spoje segmentu se roztahnou. Vysledkem je, ze trubice zustane na svem miste - je to obdobny princip jako u mostu. Ty se take v teple roztahuji, ale nekrouti se.

Odpovědět

Zkraceni po ochlazeni

Jan Holy,2008-08-28 17:41:08

Opravdu se trubice urychlovace po ochlazeni zkratila o 20 metru? Tedy 6 metru na prumeru? Ten tunel nevypada, ze by mel smerem ke stredu vuli 3 metry...

Odpovědět


Egon Egon,2008-08-28 21:56:51

Na každém spoji je možnost dilatace v rámci zkrácení daného segmentu je jich 1700 každý 16m to je 11mm na kus, právě z tohoto důvodu jinak by to kryogenní spoje roztrhalo. Fyzici by ale mluvily hezkou heliovou fistulí škoda byla by sranda :-)).

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz