science >> Wetenschap >  >> Fysica

Eerste magneten voor FAIR getest bij CERN

Een multiplet op een testbank in de nieuwe testfaciliteit, ontworpen en gebouwd in CERN's Building 180. Credit:CERN

De allereerste supergeleidende magneten zijn bij CERN getest voor NUSTAR (Nuclear Structure Astrophysics and Reactions), een van de experimenten bij de toekomstige internationale Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR), momenteel in aanbouw in het GSI-laboratorium (het Helmholtz Center for Heavy-Ion Research in Darmstadt, Duitsland).

FAIR zal naar verwachting in 2025 beginnen met de inbedrijfstelling voor zijn eerste experimenten. Het is een multifunctionele versnellerfaciliteit die balken, van protonen tot uraniumionen, met een breed scala aan intensiteiten en energieën, naast secundaire bundels van antiprotonen en zeldzame isotopen. Het zal wetenschappers in staat stellen om reacties te produceren en te bestuderen waarbij zeldzame exotische hadronische toestanden of zeldzame, zeer kortlevende radioactieve kernen.

Het project ging van start op 4 oktober 2010, toen negen partnerlanden (Finland, Frankrijk, Duitsland, Indië, Polen, Roemenië, Rusland, Slovenië en Zweden) ondertekenden een intergouvernementele overeenkomst voor de bouw en exploitatie van FAIR. Het VK sloot zich in 2013 aan bij het project als geassocieerd lid en Tsjechië is een aspirant-partner.

Als onderdeel van een samenwerkingsovereenkomst tussen de organisatie en GSI-FAIR ondertekend in 2012, 56 magneetassemblages bedoeld voor de Super-Fragment Separator (SuperFRS), het centrale apparaat van het NUSTAR-experiment, wordt volledig getest en gevalideerd bij CERN.

Dus, 32 multiplets en 24 dipolen zullen worden getest in het laboratorium. Voor dit doeleinde, een nieuwe testfaciliteit is speciaal ontworpen en gebouwd in CERN's Building 180 om niet minder dan 30 soorten magneten te valideren. Er zijn drie testbanken ontworpen door experts van CERN en GSI voor maximaal 7 meter lange, 3,5 meter hoge magneetassemblages. De zwaarste wegen tot 70 ton, meer dan twee keer het gewicht van een LHC-dipool. "Er is een groot en complex cryogeen systeem ontwikkeld, combinatie van twee voorkoel-/opwarmunits en een koelkast met vloeibaar helium van 4,5 K, " legt Antonio Perin uit, werkpakketleider voor het cryogene systeem. "De installatie is ontworpen voor continu gebruik:de validatietests worden uitgevoerd op één bank, terwijl de tweede bank afkoelt en de derde aan het opwarmen is; de testreeks duurt ongeveer zes weken voor elke magneet." Tijdens de tests, de magneten worden gevoed tot hun nominale stroom en hun magnetische veld wordt nauwkeurig in kaart gebracht. De aandrijf- en magnetische meetsystemen zijn aangepast aan de nieuwe testfaciliteit, die mogelijk werd gemaakt dankzij de unieke combinatie van competenties die bij CERN aanwezig zijn.

"We testen momenteel de eerste magneten uit de serie; de ​​seriemagneten worden volgend jaar geleverd. Alle 56 magneetassemblages zouden tegen 2026 moeten zijn getest, " zegt Germana Riddon, CERN's technisch coördinator van het project. "Veel CERN-groepen en GSI-partners zijn betrokken geweest bij de succesvolle installatie van de nieuwe testfaciliteit en de ingebruikname ervan, en zijn nu nog steeds voor de validatietests. Deze samenwerking met GSI is een heel goed voorbeeld van hoe CERN hand in hand samenwerkt met nationale infrastructuren en hoe dat wederzijdse waarde toevoegt. We zijn erg blij te kunnen melden dat alles soepel verloopt en volgens het bijgewerkte plan."