"Nog een centimeter, " zei de hoofdtechnicus, tijdens het bedienen van het hydraulische kriksysteem op 14 augustus. De 5 m doorsnee, 5 m lange cilindrische detector schuift voorzichtig in de parkeerstand, 56 meter onder de grond in de ALICE-caverne bij LHC Point 2, waar het een tijdje zal staan. Deze operatie vormt het hoogtepunt van de jarenlange upgrade van ALICE's Time Projection Chamber (TPC), het grote volgapparaat van de zware-ionenspecialist van de LHC.

De ALICE TPC is een grote, gasgevulde cilinder met een gat in het midden - voor zowel de siliciumtracker als de straalpijp - waar de lading die wordt geproduceerd door ioniserende straling wordt geprojecteerd op detectoren die in de twee eindplaten zijn aangebracht. Deze detectoren waren vroeger proportionele kamers met meerdere draden, 72 in totaal, die nu zijn vervangen door detectoren op basis van Gas Electron Multipliers (GEM), een micropatroonstructuur die 20 jaar geleden bij CERN is ontwikkeld. Deze nieuwe apparaten, samen met nieuwe uitleeselektronica met een continue uitleesmodus, zal ALICE in staat stellen de informatie op te nemen van alle sporen geproduceerd in lood-loodbotsingen met snelheden van 50 kHz, gegevens produceren met een verbluffende snelheid van 3,5 TB/s. De gemiddelde belasting van de kamers onder deze omstandigheden zal naar verwachting oplopen tot 10 nA/cm², en de GEM-detectoren kunnen dit aan. Maar zullen deze nieuwe apparaten net zo goed presteren als hun voorgangers?

Om deze vraag te beantwoorden, meerdere jaren van intensieve R&D nodig waren, aangezien het grote aantal positieve ionen dat bij de detectoren wordt geproduceerd, zou leiden tot buitensporige spoorvervormingen. Dit, gecombineerd met de noodzaak om een ​​uitstekende energieverlies (dE/dx) resolutie te behouden voor deeltjesidentificatie, en de dwingende robuustheid tegen lozingen, vormde een spannende uitdaging die leidde tot een nieuwe configuratie van op GEM gebaseerde detectoren.

Aangezien de fabricage van meer dan 800 GEM-folies plaatsvond in de CERN PCB-werkplaats, de nieuwe kamers en elektronica werden over de hele wereld gebouwd en grondig getest - een behoorlijk logistieke exercitie. Het ALICE-team zette de laatste stappen van het upgradeproces voort tijdens de aan de gang zijnde tweede lange stopzetting van het acceleratorcomplex (LS2) van CERN. Eerst, de TPC werd uit de ondergrondse grot gehaald en gebracht, binnen zijn blauwe frame, naar een grote schone ruimte aan de oppervlakte. Kranen, krikken en een enorme vrachtwagen werden gebruikt voor zorgvuldig transport. De kamervervanging, elektronica installatie en testen met een lasersysteem, kosmische straling en röntgenstraling duurde meer dan een jaar. In juli 2020, de TPC werd gereed verklaard om opnieuw in de grot te worden geïnstalleerd. Kranen, vrachtwagen en krikken weer.

ALICE heeft een belangrijke mijlpaal bereikt met de voltooiing van de TPC-upgrade, na vele jaren van intensieve R&D, constructie en montage. Eind 2020, alle diensten zullen worden aangesloten en de volledige, geüpgrade TPC zal samen met alle andere detectoren in het experiment worden bediend en in bedrijf gesteld. De echte opwinding zal zijn wanneer de eerste post-LS2-botsingen van de LHC worden afgeleverd.