تکنولوژی
بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان به آهنرباهای غول‌پیکر مجهز می‌شود
در سال ۲۰۱۶، سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) پروژه ارتقاء شتاب‌دهنده بزرگ هادرونی (HL-LHC) را تایید کرد. این پروژه به افزایش توانایی شتاب‌دهنده برای تولید داده بیشتر با قوی‌تر کردن شعاع‌های ذرات می‌انجامد و کیفیت مطالعه تعاملات نادر ذرات را بهبود می‌بخشد. به تازگی، رشته سه‌تایی داخلی (IT String) در CERN دو مجموعه آهنربا را دریافت کرده است که بخشی از آزمایش‌های انجام شده بر روی این آهنرباها را تشکیل می‌دهد. این آزمایش‌ها به هدف ارزیابی عملکرد آهنرباها در کنار سیستم‌های تغذیه و خنک‌کننده آن‌ها انجام می‌شود. این ارتقاء تا سال ۲۰۲۹ به بهره‌برداری کامل خواهد رسید و اولین سری آهنرباها در سال آینده برای آزمایش‌های بیشتر به آن افزوده خواهد شد.
در سال ۲۰۱۶، سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) پروژه ارتقاء شتاب‌دهنده بزرگ هادرونی (HL-LHC) را تصویب کرد. شتاب‌دهنده LHC در حال حاضر بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات در جهان است و این پروژه ارتقاء به بهبود توانایی تولید داده بیشتر با ایجاد شعاع‌های قوی‌تر منجر خواهد شد. این تغییرات به دانشمندان کمک می‌کند تا تعاملات نادر ذرات را با دقت بیشتری مطالعه کنند و کشفیات هیجان‌انگیزتری در زمینه فیزیک ذرات انجام دهند. به تازگی، رشته سه‌تایی داخلی (IT String)، یک تسهیلات ویژه در CERN که بر ادغام و آزمایش فناوری‌های جدید برای HL-LHC متمرکز است، دو مجموعه آهنربا دریافت کرده است. رشته IT مانند یک ایستگاه آزمایشی برای آهنرباهای تازه وارد شده عمل خواهد کرد. مارتا بایکو، رئیس پروژه IT String، بیان کرد: "هدف این ایستگاه آزمایشی بررسی رفتار جمعی این آهنرباها هنگام ادغام با سیستم‌های توان و خنک‌کننده‌های نوآورانه، حفاظت و سیستم‌های تنظیم آن‌ها و آزمایش روش‌های نصب است." اولین مجموعه شامل یک آهنربای چهارقطبی ابررسانا و یک آهنربای اصلاحی است. اولی از نیوبیوم-قلع (Nb3Sn) استفاده می‌کند، ماده‌ای که امکان ایجاد میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، در حالی که آهنرباهای فعلی در LHC که از نیوبیوم-تیتانیوم استفاده می‌کنند، می‌توانند یک میدان مغناطیسی ۸/۶ تسلا تولید کنند، در چهارقطبی‌ها، شدت میدان به ۱۱/۶ تسلا می‌رسد - یعنی افزایش ۴۰ درصدی. توسعه آهنرباهایی که شتاب‌دهنده‌های آینده را با میدان‌های مغناطیسی بسیار بالا مهیا می‌کنند، یکی از چالش‌های بزرگ است و استفاده از آهنرباهای چهارقطبی با سیم‌پیچ‌های نیوبیوم-قلع در HL-LHC برای اولین بار نقطه عطف مهمی تلقی می‌شود. آهنربای اصلاحی، که آهنربای کوچکتری درون همان کریوستات است، مسیر شعاع را با میدانی تا ۴/۱ تسلا اصلاح می‌کند. از سوی دیگر، دومین مجموعه در ایستگاه آزمایشی شامل یک آهنربای دو قطبی است، که به نام آهنربای جداسازی و ترکیب شناخته می‌شود. این آهنربا مسئول هدایت شعاع‌های ذره‌ای در حین آزمایش‌ها است - آن‌ها را به برخورد در نقاط خاص و سپس جداسازی مجدد هدایت می‌کند. در مجموع، همه این آهنرباها در اولین مجموعه قدرت، تمرکز و دقت شعاع‌های شتاب‌دهنده را به میزان زیادی بهبود می‌بخشند. برنامه CERN این است که HL-LHC تا سال ۲۰۲۹ به طور کامل راه‌اندازی شود. نصب آهنرباها در رشته IT یک نقطه عطف مهم است. همچنین، این کار پیچیده بود زیرا آهنربای چهارقطبی و آهنربای دو قطبی به ترتیب ۱۹ و ۱۶ تن وزن داشتند. تیم HL-LHC یادداشت می‌کند: "پس از نصب همه قطعات در رشته IT، نصب در تاریخ ۲۵ سپتامبر برای آهنربای چهارقطبی و در تاریخ ۴ نوامبر برای آهنربای دو قطبی اجرا شد." سال آینده، دو آهنربای چهارقطبی اضافی به ایستگاه آزمون خواهند رسید. سپس دانشمندان آزمایش‌های کیفیتی و کریوجنیکی انجام خواهند داد تا ارزیابی کنند که آیا این آهنرباها به طور کافی برای پشتیبانی از عملیات بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان مجهز هستند یا خیر. امیدواریم که همه مراحل ارتقاء HL-LHC تا تاریخ‌های مقرر به پایان رسیده و شروعی نوین برای کشفیات انقلابی در فیزیک ذرات فراهم شود.
