Nový monitor nyní funkční v Velkém hadronovém urychlovači
Vědecký tým z Liverpoolské univerzity vyvinul nový diagnostický přístroj, který byl schválen pro použití ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC), nejvýkonnějším urychlovači částic na světě. Tento nový přístroj, známý jako monitor Beam Gas Curtain (BGC), se zaměřuje na jeden z největších výzev moderní fyziky urychlovačů: měření vlastností velmi vysokohmotnostních částicových paprsků, aniž by je rušil.
Monitor BGC byl navržen, vyvinut a zdokonalován více než deset let v rámci QUASAR Group, která je součástí Fyzikálního ústavu univerzity a Cockcroft Institute. Profesor Carsten P. Welsch, vedoucí QUASAR Group, vedl vývoj této technologie téměř 20 let. Řekl: „Toto je obrovský úspěch naší spolupráce. Vidět zařízení, které začalo jako koncept prozkoumaný několika generacemi našich doktorandů, nyní fungující v srdci LHC, je skutečně inspirující. Ukazuje to sílu dlouhodobé inovace, týmové práce a vytrvalosti.“
Jak funguje Beam Gas Curtain
Vědecký tým publikoval článek v časopise Physical Review Research, kde popisují první úplné cyklické, neinvazivní měření emittance paprsků v LHC pomocí techniky Beam Gas Curtain. Přístroj funguje tak, že vytváří ultra-tenký supersonický plát plynu neon – „záclonu“ – která interaguje s cirkulujícím protonovým nebo olovnatým iontovým paprskem. Výsledné slabé záblesky fluorescence jsou zachyceny sofistikovaným optickým systémem, který poskytuje přesné informace o velikosti a kvalitě paprsku během celého akceleračního cyklu.
Testování, integrace a budoucí dopad
Systém byl rozsáhle testován v Cockcroft Institute před instalací v CERN. Jeho výkon překonal očekávání a poskytl vysoce přesná, neinvazivní měření pro protonové i těžké iontové paprsky. Článek v Physical Review Research ukazuje, že výsledky úzce souhlasí s nezávislými diagnostickými přístroji LHC, jako jsou Beam Synchrotron Radiation Telescope a emittance skeny v experimentech ATLAS a CMS.
„Mít náš monitor nyní plně integrován do každodenního provozu LHC je skutečný ‚wow‘ moment,“ řekl Dr. Hao Zhang, zástupce vedoucího skupiny v QUASAR Group. „Je to vyvrcholení let vývoje, od studií kompatibility s vakuem a optického návrhu po integraci softwaru a uvedení do provozu na místě.“
Se schválením BGC jako trvalé součásti instrumentace paprsků v LHC otevírá dveře podobným systémům v dalších významných výzkumných zařízeních, včetně Evropského spallation zdroje ve Švédsku, elektron-iontového kolideru v USA a dokonce i v aplikacích medicínských urychlovačů.
„Tento úspěch ukazuje, jak může inovace na univerzity přímo formovat nástroje, které udržují v provozu největší vědecké přístroje na světě,“ dodal profesor Welsch. „Je to velmi hrdý okamžik pro Liverpool a pro všechny studenty a výzkumníky, kteří přispěli k této pozoruhodné cestě.“
