Che cosa farà LHC nei due anni di pausa?

Qualche giorno fa, in occasione dell'annuncio della chiusura della attività di LHC per i prossimi due anni, qualcuno mi chiedeva di spiegare quali saranno le attività che interesseranno l'acceleratore, in vista della riaccensione prevista nel 2015.

Se ricordate, LHC doveva partire nel 2008, collidendo protoni contro protoni a un'energia del centro di massa di 14 TeV, 7 TeV per fascio. Un'energia del genere non si raggiunge in un solo colpo, e le attività erano iniziare con fasci prima a 900 GeV, l'energia alla quale i protoni entrano in LHC iniettati dall'SPS, e poi sempre maggiore. È stato durante un tentativo di portare i fasci a circa 5 TeV che è successo l'incidente che ci ha tenuti fermi un anno.

I magneti che tengono i protoni in ordita circolare lungo l'anello di 27 chilometri devono fare circolare correnti sempre maggiori mano a mano che l'energia dei protoni aumenta: più i protoni viaggiano veloci, maggiore è l'intensità del campo magnetico necessario per tenerli in strada, maggiore la corrente necessaria. Quello che è successo nel 2008 può riassumersi così: per far circolare correnti così elevate i magneti sono superconduttori, e lavorano a temperature molto molto basse. Se la temperatura sale per una ragione o per l'altra, i conduttori nei magneti smettono di essere superconduttori, e l'enorme corrente che li attraversa li scalda. Nel caso dell'incidente, una delle connessioni tra un magnete e l'altro aveva una resistenza troppo elevata rispetto a quella che avrebbe dovuto, e il passaggio della corrente l'aveva scaldata, provocando il riscaldamento del resto del magnete, e una fuoriuscita incontrollata e disastrosa dell'elio che usiamo per raffreddare i magneti. Quench, e bum!

Il risultato lo conoscete: un anno per riparare la sezione danneggiata, e una ripresa delle attività nel 2009 a energia ridotta, per evitare altri riscaldamenti simili. Praticamente tutte le connessioni mostravano infatti lo stesso problema di resistenza troppo elevata.

Finito il primo periodo di presa dati, si pone oggi il problema di cosa fare per portare LHC in condizione di porte accelerare protoni a 7 TeV, invece del 3.5 TeV ottenuti finora. Visto l'esperienza del 2008, le cose da fare sono in sostanza due: sostituire le connessioni tra i magneti che hanno una resistenza troppo alta (praticamente tutte), e installare delle valvole aggiuntive che possano sfogare l'elio senza effetti disastrosi nel caso dovesse succedere un'altro incidente come nel 2008 (che non dovrebbe succedere se le connessioni vengono messe a posto, ma insomma, non si sa mai).

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Lo schema qui sopra (che potete anche scaricare in PDF) riassume bene tutti i passaggi necessari per ottenere i due obiettivi di cui parlavo rima (nuove resistenze, e valvole di sfogo). Ve li traduco, commentando qua e la:

  1. Apertura di 1695 connessioni tra magneti, e rimozione delle interconnessioni
  2. Ricostruzione completa di 1500 di queste interconnessioni (quelle con la resistenza troppo alta)
  3. Consolidamento delle 10170 resistenze di contatto (le splice) che devono supportare 13 kA (l'ampere è l'unita di misura della corrente elettrica, e 13000 A - che sta per ampere - sono un sacco di corrente), installando 27000 ponticelli (gli shunt, che servono a scaricare la corrente nel caso le connessioni dovessero avere dei problemi)
  4. Installazione di 5000 sistemi di isolamento elettrico riparati
  5. Esecuzione di 300000 misure di resistenza elettrica
  6. Esecuzione di 10170 saldature delle linee di connessione in acciaio
  7. Esecuzione di 18000 test elettrici di Controllo Qualità
  8. Esecuzione di 10170 test di tenuta stagna
  9. Sostituzione di 4 magneti quadrupoli
  10. sostituzione di 15 magneti dipoli
  11. Installazione di 612 valvole di sfogo, per portarne il numero totale a 1344
  12. Consolidamento dei circuiti elettrici a 13 kA nelle 16 scatole di alimentazione principali.

Come vedete, c'è molto da fare, e le attività sono già iniziate. Due anni possono sembrare lunghi, ma per una serie di operazione del genere ogni minuto è prezioso.

Al prossimo giro, vi racconto invece che cosa farà ATLAS durante lo stesso periodo, sia con l'analisi dei dati raccolti, che con i lavori di riparazione e miglioramento del rivelatore.

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13 Commenti

  1. Fabiano
    Pubblicato il 24 febbraio 2013 alle 18:36 | Permalink

    Decine di migliaia di interventi sono veramente tanto lavoro!
    Sono proprio curioso di sapere cosa farete ad Atlas nel frattempo.

  2. Pubblicato il 25 febbraio 2013 alle 10:52 | Permalink

    Sarà interessante soprattuto capire cosa sarà detto tra qualche giorno alla conferenza Moriond: Peter Woit, sul suo blob "Not Even Wrong", parla di un "rumor" che pare provenga proprio da ATLAS:

    ATLAS will report (based on about 21 fb^-1 of 8 TeV data + the 20^11 7 TeV data) that the gamma-gamma excess has gone down slightly
    (from 1.8 to 1.65 times the SM value). Still about 1.5 standard deviations high, but this isn’t encouraging if you want something that disagrees with the SM.

  3. Pubblicato il 25 febbraio 2013 alle 11:07 | Permalink

    Eh eh eh, se solo potessi dirti qualcosa 🙂

    (guarda che cosa vado a presentare a ASPEN a metà Marzo: http://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=202554 ) 😛

  4. Pubblicato il 25 febbraio 2013 alle 11:32 | Permalink

    Quindi più o meno contemporaneo - o subito dopo - Moriond. Bello il titolo (e appropriato): Higgs Quo Vadis. Aspetterò, per gustarmi meglio la sorpresa (o le sorprese), se ci saranno... e comunque qui in Italia questo è un periodo di (possibili) sorprese 😉
    Comunque è un programma (quello di ASPEN) decisamente interessante (l'ho scaricato in pdf). Auguri per la presentazione.

  5. Pubblicato il 25 febbraio 2013 alle 13:20 | Permalink

    Ottimo. Non ci resta che leggere degli ulteriori risultati che sicuramente scaturiranno dalle analisi dei dati raccolti fino allo spegnimento. Tienici aggiornati... ma che te lo dico a fà! 😉

  6. Charlie
    Pubblicato il 3 marzo 2013 alle 12:18 | Permalink

    A pieno regime dopo gli interventi (--->2015) , a quanta potenza max potrà venir portato l'acceleratore?

  7. Pubblicato il 4 marzo 2013 alle 14:56 | Permalink

    "Potenza" non è il termine appropriato, parliamo piuttosto di "energia nel centro di massa". Se tutto va bene, LHC lavorerà con due fasci a 6.5-7 TeV, e dunque un Ecm di 13-14 TeV. Circa il doppio di quello che abbiamo avuto fino a ieri.

  8. GIGI
    Pubblicato il 4 marzo 2013 alle 20:00 | Permalink

    Va' là, che non me la conti giusta!
    La mia amica Marta B. è adesso lì ad Aspen che si taffia ricche colazioni e passa il pomeriggio a legger libri prendendo il sole. Poi dice che era di domenica!
    Scherzi a parte, aspetto "ansiosamente" le novità che verranno giù dalla neve.
    In bocca al lupo e anche ... goditi Aspen!

  9. Pubblicato il 6 marzo 2013 alle 12:20 | Permalink

    E' questa una delle sorprese?

  10. Pubblicato il 6 marzo 2013 alle 12:42 | Permalink

    Dire che quell'articolo è superficiale è dire poco, per cui non commento. Temo che l'autrice non abbia capito molto.

  11. Pubblicato il 6 marzo 2013 alle 13:57 | Permalink

    🙂
    Gli articoli di giornale a volte (troppo spesso?) tendono a essere un po' superficiali... o a preferire i titoloni - vedi il caso dei neutrini di CNGS - ... facci sapere, a tempo debito, dove si può leggere (se non lo farai tu in prima persona) di cosa si è realmente parlato. E di quali sono i risultati veramente importati.

  12. Alessandro
    Pubblicato il 9 marzo 2013 alle 17:59 | Permalink

    Ciao è la prima volta che scrivo un commento sul tuo bellissimo blog che seguo da anni e spero di non innescare una polemica inutile, ma la curiosita' e' troppa.. che costo ha questo consolidamento?

    Complimenti per il Blog!

  13. Charlie
    Pubblicato il 9 marzo 2013 alle 18:10 | Permalink

    Na finanziaria 🙂

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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