高亮度强子对撞机试验台分离复合偶极磁体安装过程中的观察。金属线是低温线,它将提供冷却超导磁体所需的超流氦,在它上面是超导输电线路。(图片:欧洲核子研究中心)
在碰撞点之前引导和聚焦光束的磁铁是高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)的宝石之一,这是大型强子对撞机的主要升级。第一批磁铁将在欧洲核子研究中心的一个独特的试验台上进行测试,该试验台被称为IT(内三重态)弦。这个测试设施位于地面上的一座建筑物中,是将安装在ATLAS和CMS实验两侧的机器部分的精确复制品。
IT String项目负责人Marta Bajko解释说:“测试台架的目的是检查这些磁铁在与动力系统、创新的低温冷却、保护和对准系统集成时的整体性能,并测试安装程序。”
在9月份令人印象深刻的供电系统安装之后,最近又安装了两个磁铁组件,这是一个复杂而精细的操作(请观看下面的视频)。第一个组件由欧洲核子研究中心制造的超导四极磁铁和一个校正磁铁组成。四极磁体是内部三极磁体之一,它将把粒子更紧密地挤在一起,以增加加速器的亮度。它是由超导体铌锡制成的新一代磁铁之一,而不是LHC目前使用的铌钛磁铁。与8.6特斯拉相比,这些新磁铁产生的磁场更强,达到11.3特斯拉,这使得它们能够更好地聚焦光束。他们花了许多年的时间来开发它们,它们的缠绕和超导体的使用带来了特殊的挑战。
“开发能够产生非常强磁场的磁铁是未来加速器面临的主要挑战之一。在HL-LHC中首次使用铌锡线圈的四极磁体标志着一个重要的里程碑”,负责HL-LHC超导磁体建设的Susana Izquierdo Bermúdez解释说。
这个四极磁铁的低温恒温器还包含一个校正磁铁,该磁铁是CERN与西班牙CIEMAT和CDTI合作制造的一部分。“这种校正磁铁具有新颖的机械结构。它通过产生高达4.1特斯拉的磁场来纠正粒子束的轨迹,”负责该项目的欧洲核子研究中心工程师胡安·卡洛斯·佩雷斯解释说。
安装在试验台上的第二个低温恒温器包含一个称为分离和重组磁铁的偶极磁铁。这个磁铁引导实验两边的光束,使它们碰撞然后分离。它像大型强子对撞机中的偶极磁体一样由铌钛制成,产生5.6特斯拉的磁场。它是在日本KEK制造和测试的。
2025年初,由美国制造的两个四极磁铁组成的组件将抵达试验台,该试验台将在夏季前完全组装完成,下一步将进行质量测试,并在年底前进行低温冷却至1.9 K。2026年将是关键的一年,因为整个系统将在与隧道相同的条件下进行测试。