Z Instytutu Problemów Jądrowych (IPJ) w Świerku w Polsce do CERN-u w Szwajcarii wyjechał buncher, który ma ulepszyć działanie największego eksperymentu świata, Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Niezbędne do eksperymentów urządzenie zbudowali polscy naukowcy.
- Rezultatem zastąpienia starego akceleratora liniowego przez Linac 4 z polskim buncherem będzie dwukrotny wzrost jasności wiązek wprowadzanych do LHC, a tym samym większa liczba zderzeń między protonami. Już za dwa lata, po uruchomieniu Linaca 4, naukowcy uczestniczący w eksperymentach przy Wielkim Zderzaczu Hadronów będą mogli efektywniej obserwować zjawiska zachodzące w świecie kwantów przy wysokich energiach, co z czasem pozwoli na rozbudowanie współczesnych teorii fizycznych opisujących strukturę materii - wyjaśnia . dr Marek Pawłowski, IPJ
Jak wyjaśnia, otrzymane w ten sposób protony zostają skierowane do akceleratora liniowego Linac 2, gdzie rozpędza się je mniej więcej do 30 proc. prędkości światła. Następnie trafiają do akceleratora PS Booster i tu ich energia wzrasta niemal 30-krotnie. Z Boostera protony są przekazywane do Synchrotronu Protonowego PS, a potem do Supersynchrotronu Protonowego SPS. Na każdym etapie zwiększając energię ok. 20 razy.
Niecałe pięć minut po opuszczeniu butli cząstki są wreszcie wpuszczane do wnętrza LHC. Każdego dnia w ten sposób rozpędza się dwa nanogramy wodoru.
Modernizacja, czyli do czego buncher
Choć po awarii w 2008 roku i ponownym uruchomieniu w listopadzie 2009 r. LHC wciąż znajduje się w fazie rozruchowej i jeszcze nie wszedł w docelowy tryb pracy, to fizycy już myślą o jego modernizacji. - Wydajność akceleratora LHC ściśle zależy od tego, co dzieje się na początkowych etapach przyspieszania cząstek. Z tego powodu w pierwszej fazie modernizacji systemu LHC akcelerator Linac 2 zostanie zastąpiony bardziej wydajnym przyspieszaczem Linac 4 - informuje rzecznik IPJ.
Jak opisuje, buncher to pierwszy stopień przyspieszający w Linacu 4. Urządzenie ma kształt zbliżony do walca o średnicy ok. 60 cm i wysokości ok. 30 cm. Jego miedziane ściany otaczają wnękę o bardzo precyzyjnie zaprojektowanym kształcie. Wewnątrz wnęki drga pole elektromagnetyczne podobne do używanego w kuchence mikrofalowej. Pole to nie tylko przyspiesza znajdujące się w nim protony, ale przede wszystkim grupuje je w paczki (ang. bunch). Grupowanie jest niezbędne, ponieważ na dalszych etapach cząstki są przyspieszane w oscylującym polu mikrofalowym.
- Drgania pola elektrycznego zachodzą jednak w obu kierunkach, co oznacza, że w jednej fazie cząstki byłyby przyspieszane, ale w następnej zostałyby spowolnione. Paczki pozwalają wstrzelić się precyzyjnie w te miejsca, gdzie pole pomaga w rozpędzaniu protonów - wyjaśnia dr Paweł Krawczyk, dyrektor Zakładu Aparatury Jądrowej IPJ, w którym powstał buncher.
Made in Poland
Obróbkę mechaniczną elementów bunchera wykonał zespół pod kierunkiem Andrzeja Polaka. Urządzenie zmontowano i uruchomiono w pracowni kierowanej przez Michała Matusiaka, a strojenie mikrofalowe przeprowadził Marcin Wojciechowski.
- Rezultatem zastąpienia starego akceleratora liniowego przez Linac 4 z polskim buncherem będzie dwukrotny wzrost jasności wiązek wprowadzanych do LHC, a tym samym większa liczba zderzeń między protonami. Już za dwa lata, po uruchomieniu Linaca 4, naukowcy uczestniczący w eksperymentach przy Wielkim Zderzaczu Hadronów będą mogli efektywniej obserwować zjawiska zachodzące w świecie kwantów przy wysokich energiach, co z czasem pozwoli na rozbudowanie współczesnych teorii fizycznych opisujących strukturę materii - wyjaśnia dr Pawłowski.
Źródło: PAP, tvn24.pl
Źródło zdjęcia głównego: cern.ch