Run 3의 고무적인 시작

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마이크 라몬트

Mike Lamont는 가속기 및 기술 담당 이사입니다.

2022년 8월 31일

어려운 시기에는 ISOLDE 및 HIE-ISOLDE, n_TOF, AD-ELENA, 동부 지역, 북부 지역, AWAKE, HiRadMat, CLEAR의 실험에 물리학이 전달되면서 CERN의 가속기 단지가 완전히 가동되어 다시 실행되는 것을 보면 안심이 됩니다. 물론 LHC(현재 예정되지 않은 임시 정지에도 불구하고)와 테스트 빔 및 조사 시설에서 훌륭한 작업이 수행되고 있습니다.

LHC 측에서는 빔을 이용한 광범위한 재가동 이후 힉스 보손 발견 10주년을 기념한 다음 날 탐지기와의 첫 번째 충돌이 발생했습니다. 첫 번째 안정적인 빔 이후에는 인터리브 시운전 및 강도 증가 기간이 이어졌습니다. 매년, 지정된 구성에서 지정된 시간/충진 횟수 후에 기계 보호 패널의 승인을 받아 빔당 다발의 수를 단계적으로 조심스럽게 늘립니다. 올해 LHC는 5주 반 만에 72에서 315, 603, 987, 1227, 1551, 1935, 2173, 그리고 빔당 2413개의 다발로 늘어났으며 첫 번째 1227 다발 채우기는 29일에 이루어졌습니다. 예정보다 며칠 앞선 7월. 그 과정에서 익숙한 문제들이 혼합되었음에도 불구하고 건전한 진전이 이루어졌으며 8월 12일까지 2440개의 묶음이 달성되었습니다.

경험에 따르면 3년 동안 가동을 중단한 후 빔을 사용한 첫 해에는 약간의 어려움이 있을 수 있습니다. 예상되는 과제에는 현재 6.8 TeV에서 작동하는 기계로 인한 추가 주요 쌍극자 훈련 냉각, 전자 구름 및 미확인 낙하 물체(UFO)가 포함되었습니다.

진공 팀은 완전히 조건이 해제된 빔 스크린과 전자 구름 감소 캠페인을 통해 처음부터 다시 시작해야 할 필요성을 예상했습니다. 전체 스크러빙 프로그램은 초기에 매우 높은 전자 구름을 허용 가능한 수준으로 성공적으로 가져왔고, 장기간의 고강도 물리 실행 동안 추가 컨디셔닝이 예상됩니다. 여기서 핵심 문제는 극저온 시스템에 대한 e-클라우드 열 부하입니다. 이는 LHC가 처리할 수 있는 최대 강도에 대한 실제 작동 한계입니다.

2015년 진짜 버그베어였던 UFO도 LS2 이후에 대거 다시 등장할 것으로 예상됐다. 실제로 그런 일이 있었던 것으로 판명되었지만 다행스럽게도 이러한 현상은 빠르게 완화되어 현재는 발생 빈도가 줄어들고 있습니다. 여전히 가끔 조기 덤프의 원인이 되기는 하지만 빔 손실 임계값을 주의 깊게 관리한 덕분에 쇠약해지지는 않았습니다.

이와 동시에 광범위하고 복잡한 가속기 시스템에 대한 재설치 및 디버깅이 필요했습니다. 최근 가용성은 Run 2가 끝날 때 달성한 인상적인 수준에 비해 보통 수준입니다.

광도 성능은 놀랍습니다. 인젝터 업그레이드 프로그램(LIU) 동안 이루어진 개선을 바탕으로 인젝터는 낮은 횡단 빔 크기로 고품질 빔을 제공하고 있습니다. LHC의 잘 확립된 절차와 탁월한 매개변수 제어를 통해 빔의 잠재력을 최대한 활용할 수 있었습니다. 현재 운영팀은 여전히 ​​명목상의 무리 강도로 작업하고 있으며 아직 실행되지 않은 훨씬 더 높은 수준으로 올라갈 가능성이 있습니다. 뛰어난 성능은 이해, 도구, 기계 개발, 가속기 물리학, 계측 및 횡 피드백과 같은 가속기 시스템에 대한 지속적인 투자와 많은 노력의 증거입니다.

LHC는 훨씬 더 높아질 가능성이 있지만 Run 3의 피크 광도는 초전도 내부 삼중항 자석에 영향을 미치는 광도 잔해의 열 부하로 인해 약 2e34 cm-2 s-1로 제한됩니다. 광도는 가로 변위를 통해 또는 상호 작용 지점에서 빔 크기를 변경하여 제한됩니다. 광도 레벨을 최대한 오랫동안 최대값으로 유지하기 위해 안정적인 빔(베타* 레벨링)에서 빔 크기를 완만하게 줄이는 정교한 새로운 작동 도구가 배포되었습니다.