science >> Wetenschap >  >> Fysica

Botsende protonen frontaal

Een van de eerste twee krabholtes tijdens de bouw in een cleanroom bij CERN. Krediet:Ulysse Fichet/CERN

Ze knijpen je niet en je vindt ze niet op het strand. De naam van de nieuwe radiofrequente krabholten heeft niets te maken met hun uiterlijk en is slechts illustratief voor het effect dat ze zullen hebben op circulerende protonenbundels.

Krabholtes helpen de helderheid van botsingen in de High-Luminosity LHC (HL-LHC) te vergroten - de toekomstige upgrade van de LHC die is gepland voor na 2025. De helderheid van een botser is evenredig met het aantal botsingen dat zich in een bepaalde hoeveelheid voordoet van tijd. Hoe hoger de lichtsterkte, hoe meer botsingen, en hoe meer gegevens de experimenten kunnen verzamelen om zeldzame processen te observeren.

Momenteel, bij CERN zijn twee supergeleidende krabholten gemaakt en in een speciaal ontworpen cryostaat geplaatst, waardoor ze op hun bedrijfstemperatuur van twee kelvin blijven. Momenteel in hun laatste testfase, ze zullen worden geïnstalleerd in de Super Proton Synchrotron (SPS) tijdens de technische winterstop van dit jaar. in 2018, ze worden voor het eerst getest met een protonenbundel.

De balken in de LHC zijn gemaakt van trossen, elk met miljarden protonen. Ze zijn vergelijkbaar met treinen met wagons vol miljarden passagiers. In de LHC, de twee tegengesteld circulerende protonenbundels ontmoeten elkaar onder een kleine kruisingshoek op het botsingspunt van de experimenten.

Wat de krabholten speciaal maakt, is hun vermogen om de protonenbundels in elke balk te "kantelen", het maximaliseren van hun overlap op het botsingspunt. Op zijn manier wordt elk proton in de bundel gedwongen door de hele lengte van de tegenoverliggende bundel te gaan, wat de kans vergroot dat het tegen een ander deeltje zal botsen. Na te zijn gekanteld, de beweging van de protonenbundels lijkt zijwaarts te zijn - net als een krab.

  • De montage van de behuizing van de krabholte, een cryostaat die zal dienen als een hoogwaardige thermoskan, het verminderen van de warmtebelasting en het op bedrijfstemperatuur houden van de holtes. Krediet:Maximilien Brice/CERN

  • Een illustratie van het effect van de krabholten op de protonenbundels. Krediet:CERN

Rama Calaga, de radiofrequentiefysicus achter de technologie, Ofelia Capatina, plaatsvervangend leider van het krabholtenproject, en Lucio Rossi, leider van het High-Luminosity LHC-project, het principe van de krabholten uitleggen. Krediet:CERN