Кристалл чистит пучок LHC
Понедельник, 03 декабря 2018В последнем выпуске CERN Bulletin представлен успешный результат по кристаллической коллимации пучков LHC, достигнутый при участии сотрудников НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ (см. статью на 22 стр. в газете "Гатчинская правда", https://gtn-pravda.ru/static/2017/09/25_04_04_17.pdf).
На представленной фотографии - квазимозаичный кристалл для коллимации пучков LHC, разработанный в Институте в рамках проекта UA9, в который входят CERN, НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, INFN, LAL, ОИЯИ, НИЦ «Курчатовский институт» - ИФВЭ, Imperial College London. Пучки после “заливки” и ускорения в LHC со временем расширяются и убирать частицы, далеко отклонившиеся от основной траектории (пучковое гало), не простая задача. Более 100 коллиматоров размещены в кольце LHC в особых местах, чтобы перехватить гало и защитить чувствительное оборудование ускорителя. В прошедшем октябре новая технология с использованием изогнутых кристаллов была применена для увеличения эффективности процесса очистки.
Изогнутые кристаллы имеют механическим способом искривленную на микроскопический угол атомную решетку. Частицы гало, которые в иных условиях рассеивались бы на случайные углы, каналируют в решетке и сразу отклоняются в направлении поглотителей, расположенных ниже по пучку, позволяя обойтись без вторичных и третичных коллиматоров, используемых в существующей системе LHC. Кристаллическая коллимация пучков была инициирована пионерскими исследованиями коллаборации UA9, начатыми в 2009 году, которые сейчас развиваются при поддержке HL-LHC-проекта. Будучи использованными в нескольких сценариях, изогнутые кристаллы стали инструментом для коллимационных исследований в LHC, но никогда до настоящего момента не применялись в ходе физического эксперимента.
«Мы имеем по два изогнутых кристалла, установленных на каждом LHC кольце в Точке 7 для исследований по кристаллической коллимации, - говорит Стефано Редалли, руководитель коллимационной системы LHC и проекта ее модернизации для HL-LHC. - В этих устройствах частицы гало управляются совершенной периодической решеткой кристалла. При 7 ТэВ каналирование в изогнутых кристаллах искривляет траектории частиц на величину, лежащую за пределами возможностей обычных магнитов».
Пучковое гало – это помеха, которая не только может повредить такое чувствительное оборудование, как сверхпроводящие магниты, но и существенно влияет на качество физических данных, создавая фон. Для уменьшения фона применяются различные методики, одной из них является техника периодической очистки пучка перед набором данных. Однако она приводит к значительным потерям времени. «Мы решили применить кристаллы для управления частицами фона в Roman Pot детекторах экспериментов TOTEM и ATLAS-ALFA. Были выполнены детальные расчеты, прежде чем кристаллы поставили в качестве первичных коллиматоров на пучки низкой интенсивности», - говорит Редалли.
Проведенный эксперимент показал, что применение кристаллов привело к значительному снижению фона и позволило исключить повторные очистки. Тесты кристаллической коллимации пучков LHC будут продолжаться до конца 2018 года. В них вовлечено много групп, включая BE-ABP, EN-SMM и EN-STI. Новые результаты предоставят важную информацию для планов модернизации HL-LHC.
Более подробная информация доступна в CERN Bulletin http://bulletinserv.cern.ch/emails/archive/429/
