CERN hızlandırıcı kompleksi, 17 haftalık bir bakım ve yükseltme döneminin ardından 2023 veri toplama sezonu için yeniden başladı. Bu iyileştirmeler, veri alımını iyileştirecek ve Linac4’ün tepe akımında %30’luk bir artış, ışın kaybını önlemek için bariyer kovaları ve yükseltilmiş kicker sistemlerini içerecektir. LHC çarpışmalarının 22 Nisan’da başlaması ve deneyler için daha fazla verimlilik ve daha yüksek ışın yoğunluğu sağlaması bekleniyor.
Kış döneminin kapatılmasının ardından, enjektörler ve hızlandırıcılar 2023 veri toplama sezonuna hazırlanıyor .
Bakım ve küçük yükseltmeler için 17 haftalık yıl sonu teknik durdurmanın (YETS) ardından, CERN hızlandırıcı kompleksi 2023 veri toplama sezonu için yeniden başlıyor. Yeniden başlatma süreci, zincirdeki her bir hızlandırıcıyı içerir ve sonuçta Büyük Hadron Çarpıştırıcısına (LHC) yol açar. YETS sırasında gerçekleştirilen yükseltmeler, LHC Çalıştırma 3’ün ikinci yılı için alınan fizik verilerini geliştirecektir. Lineer hızlandırıcı Linac4, artık kirişin tepe akımında %30’luk bir artışa izin vermektedir. Diğer iyileştirmeler arasında transferler sırasında ışın kaybını önlemek için bariyer kovaları, yükseltilmiş itici sistemler ve LHC için yeni bir enjeksiyon itici mıknatıs yer alır. LHC’nin yeniden başlatılması, birden çok grubu ve sürekli makine yükseltmelerini içeren karmaşık bir işlemdir. LHC’deki çarpışmaların 22 Nisan’da başlaması ve daha yüksek verimlilik ve daha yüksek ışın yoğunluğuyla deneyler sağlaması bekleniyor.
LHC tünelinin içinde. Kredi: CERN
Günler uzuyor, ağaçlar daha yeşeriyor ve CERN hızlandırıcı kompleksinin yeniden uyanma zamanı da geldi. Hızlandırıcıların bakım ve küçük yükseltmelerden geçtiği 17 haftalık bir dönem olan yıl sonu teknik durdurmanın (YETS) ardından, zincirdeki her hızlandırıcı sırasıyla 2023 veri toplama sezonu için yeniden başlatıldı. Her yeniden başlatma, protonları kaynaklarından Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) son varış yerlerine taşıma sürecinde önemli bir adımdır. Makinelerin büyük yükseltmelerinin çoğu, LHC Çalıştırma 3’ün başlamasından önceki uzun kapatma sırasında gerçekleştirilirken, YETS sırasında gerçekleştirilen hızlandırıcı yükseltmeleri, çalıştırmanın ikinci yılı için alınan fizik verilerini iyileştirecektir.
Hepsi 13 Şubat 2023’te Linac4 ışın devreye almaya başladığında başladı: 17 Şubat’ta çalışmadan önce makinenin kısa bir ayarlama süresi başladı. Bu doğrusal hızlandırıcı, tüm hızlandırıcı zincirine proton sağlamaktan sorumludur. Bir hidrojen iyonu kaynağından ve iyonları PSB’ye (Proton Synchrotron Booster) ileten birkaç hızlandırıcı yapıdan (radyo frekansı boşlukları olarak bilinir) oluşur. YETS sırasında Linac4 kaynağı yükseltildi. CERN’de kıdemli hızlandırıcı fizikçi Alessandra Lombardi şöyle açıklıyor: “Yenilik, çıkarmada. Yeni kaynak bir öncekine benzer olmakla birlikte, hüzmenin pik akımında %30’luk bir artışa izin veriyor.” Tepe akımındaki bir artış, hızlandırıcılardan geçen ışınların daha yüksek yoğunluk potansiyeline sahip olduğu anlamına gelir.
CERN hızlandırıcı karmaşık düzeni. Kredi: CERN
3 Mart’ta PSB ışın devreye almaya başladı. Burada, Linac4 tarafından hızlandırılan hidrojen iyonları elektronlarından sıyrılır ve geriye sadece protonlar kalır. Bu proton demetleri, dört senkrotron halkasında daha da hızlandırılarak az sayıda deney ve zincirdeki bir sonraki hızlandırıcıyı sağlar: Proton Sinkrotronu (PS).
2023 operasyonuna 10 Mart’ta başlayan PS , n_TOF, Antiproton Yavaşlatıcı ve Doğu Bölgesindeki deneyler ile zincirdeki bir sonraki hızlandırıcı olan Süper Proton Sinkrotronu (SPS) dahil olmak üzere çeşitli deneylere proton ışınları sağlamaktan sorumludur. YETS sırasında, PS ve SPS arasındaki ışın hatları, ışın aktarımını daha verimli hale getirmek için yükseltmelerden geçti. 2016 yılına kadar “çok dönüşlü ekstraksiyon” adı verilen bir süreç başlatıldığında, kirişlerin PS’den SPS’ye aktarılması süreci kiriş kaybına neden oluyordu. SPS’nin çevresi PS’ninkinin on bir katı olduğu için transfer, SPS’nin on bir bölümünün onunu dolduran bir ışının PS çevresinde beş kez dolaşmasını içeriyordu. Bu, makinenin ışını yönlendirmesi için biraz boşluk bıraktı. 2023 yılı için bariyer kovalarının kullanıma girmesiyle bu yöntem daha da geliştirilmiştir. Bunlar, ışının bir sonraki hızlandırıcıya enjeksiyonunu kendi boşluğuyla senkronize etmeye yardımcı olarak daha fazla ışın kaybını önler ve tüm kompleksin verimliliğini artırır.
Proton Synchrotron Booster (PSB). Kredi: CERN
17 Mart’ta SPS, ışın devreye almaya başladı. Bu hızlandırıcıyı fizik için ayarlamak ve hazırlamak, proton ışınlarının LHC’de tekrar dolaşabilmesinden önceki son adımdır. SPS ayrıca 2023 için yükseltildi. CERN’in kıdemli mühendislerinden biri olan Mike Barnes şöyle açıklıyor: “Tüm hızlandırıcılarda, çoğu üzerinde çalışma yapılmış olan kicker sistemlerimiz var. Tüm bu sistemler, operasyonlar için CERN Kontrol Merkezine teslim edilmeden önce yeniden devreye alınmalı ve test edilmelidir.” Kicker sistemleri, tren raylarındaki anahtarlar gibi hareket eder: bir sonraki hızlandırıcıya aktarmak için ışının yönünü değiştirirler. Devam ediyor: “SPS kicker sisteminde, ışının içlerinde biriktirdiği ısı miktarını azaltmak için dört modül yükseltildi. Bu dört modül daha önce SPS’de yüksek yoğunluklu ışın işlemini sınırlıyordu.”
SPS’nin yeni enjeksiyon itici mıknatıslarının kurulumu. Kredi: CERN
Ayrıca, LHC’de enjeksiyon itici mıknatıslardan biri YETS sırasında yeni bir tasarımla değiştirildi. Bu, LHC tüneline kurulu çoğu ekipman gibi, LHC’nin bir sonraki çalıştırması olan Yüksek Parlaklıklı LHC hazırlıklarının bir parçası olarak test edilecektir.
Makineleri yeniden başlatma sürecinin tamamı son derece karmaşıktır ve CERN’de birçok gruptaki birçok insanı içerir. LHC’nin yeniden başlatılması, sürekli makine yükseltmeleri nedeniyle her yıl farklıdır ve yeniden başlatmanın her aşamasında, fiziğin mümkün olduğunca verimli ve üretken bir şekilde çalışmasını sağlamak için her bir makinenin ayarlanması gerekir. 28 Mart’tan itibaren hizmete alma döneminin ardından, LHC’deki çarpışmaların 22 Nisan’da başlaması ve deneylerine her zamankinden daha fazla verimlilik ve daha yüksek ışın yoğunluğu sağlaması bekleniyor.