I td ió l A ldd P tí l Introducción a los Aceleradores de - Indico
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I t d Introducción ió a llos A Aceleradores l d d de P Partículas tí l Sesión 2 Antonio Vergara (CERN – CIEMAT) Ginebra, 25-26 de Julio 2007 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara Física del Haz (Continuación) Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 2. Confinamiento - Correctores Teóricamente, todas las partículas oscilan entorno a una órbita nominal. Sin embargo existen varias fuentes de error que hacen imprescindibles: a) Monitorizar el haz (Beam Position Monitors) b) Corregir el haz (imanes correctores) Fuentes previsibles de desviación de la órbita nominal: ¾ Resonancias – Tono (Tune (Tune, Q) del acelerador no entero ¾ Alineamiento imperfecto de los imanes – Imanes correctores, BPM ¾ Los imanes no son perfectos – Imanes correctores Fuentes exóticas de desviación de la órbita nominal: ¾ Movimientos geológicos ¾ La luna ¾ Los trenes ¾ Las estaciones Errores en la energía de las partículas Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 3 3. Aceleración rampa 12000 colisiones dipole current (A A) 10000 8000 inicio rampa 6000 4000 M t i i t Mantenimiento inyección Acele ación Aceleración 2000 0 -4 0 0 0 -2 0 0 0 0 2000 4000 ti e fro tim fdesde m selta t inicio rtt o fdein i laje j inyección c tio ti n (s ( (s) ) Tiempo Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 4 3. Aceleración – Cavidades RF Órbita de referencia Partículas avanzadas ven un campo eléctrico menor Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara Partículas retrasadas et asadas ven en un campo eléctrico mayor 5 3. Aceleración – Cavidades RF del LHC Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 6 4. Colisiones - Luminosidad Como hemos visto: N2 ⋅ f ⋅ n b L= 4π ⋅ σ x ⋅ σ y Optimizaríamos la luminosidad simplemente i l t incrementando N (Partículas en el haz) PERO… IP Fuerte interacción electromagnética g entre haces (beam-beam) Objetivo: Maximizar la luminosidad minimizando los efectos beam-beam Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 7 4. Colisiones - Luminosidad 1. Para minimizar interacciones beam-beam IP LHC → 300 mrad 2. Para maximizar número de eventos (L): Alta focalización (low-β region) LHC → 250 T/m Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 8 4. Colisiones en el LHC LEP (e+e-) : Tevatron (p-pbar) : LHC: 3-4 1031 [cm-2s-1] ~ 1032 [cm-2s-1] 1034 [cm-2s-1] ARCO 0.3 mm ZONA INTERACCIÓN 16 μm INNER TRIPLET Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 9 Colisiones en el LHC – El Inner Triplet Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 10 EL Large Hadron Collider Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 12 LHC - Experimentos Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 13 Beam dump blocks CMS Extracción RF Momentum Beam Cl Cleaning i ((warm)) IR7: Betatron Beam Cl Cleaning i ((warm)) LHC-B ALICE ATLAS Injection Injection Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 14 LHC - Dipolos B = 8.33 T I = 13000 A Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 15 Superconductividad • 1908 -- Kamerlingh Onnes licua el Helio • 2007 – 6.5 kA en los dipolos del LHC a 1.9K C bl ∅1 mm Cable Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 16 QUENCH Imanes a 1.9 K ⇒ ↓ Entalpía - ↓ Margen de Temperatura (1.4K) ⇓ 0.6 0 6 J/ J/cm3 (107 de d 1014 p+ por haz) h ) es suficiente para perder la superconductividad: QUENCH Riesgo: Proceso Irreversible. Corriente Baja Nominal: ~ 12 kA. Velocidad de Propagación: ~10 m/s. Gran cantidad de energía g disipada en una pequeña zona Solución: Sistema de Protección Activo Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 17 Energía Magnética La energía total almacenada en los dipolos y cuadrupolos principales del LHC es análoga a la energía cinética del USS Kitty y Hawk a velocidad de batalla 55 km/h Cuando C d las l cosas no funcionan… Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 18 LHC – Dipolos – Fabricación Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 19 Dipolos LHC – Ensamblado y Tests en el CERN ANTES DE INSTALAR INSTALAR… TRAINING!! Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 20 Instalación Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 21 Instalación Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 22 Interconexión Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 23 La Criogenia 5 4 6 Octaant DC Power feed 3 7 DC Power arc cryostat LHC Sector 8 2 Sector 1 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 24 Dipolo (9 Tesla) Cuadrupolo (223 T/m) Criogenia Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 25 La Superfluidez T>Tλ: He I T<Tλ: He II (superfluid Helium) Tλ=2.17 K LHC: T = 1.9 K P ≈ 1.2 bar H e II II, 1 .9 9K H e II, 4 .2 2K W a te r, r 300K SC @ 8T, 1 .9 K SC @ 8T, 4 .2 K th e rm a l c o n d . ~ 1 0 0 ,0 0 0 0 .0 2 1 ~400 ~400 v is c o s ity y 0 .0 1 – 0 .1 3 1000 Cp 4 5 0 .0 0 0 1 0 .0 0 0 4 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 26 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 27 6500 A 2000 A 350 A RQD RQF 7/30/2007 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara Roberto Saban 28 Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 29 Y el Higgs… ¿para cuándo? General schedule Baseline rev. 4.0 Global pressure test &Consolidation Cool-down Powering Tests Interconnection of the continuous cryostat Flushing Leak tests of the last sub-sectors Cool-down Inner Triplets repairs & interconnections Warm up Global pressure test &Consolidation Powering Tests Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 30 Gracias a R.Schmidt,, E.Wildner y O.Bruening g por las trasparencias robadas… Last slide from Bob Flora… reminding that running the LHC is not that difficult difficult… Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 31 The LHC Hardware Commissioning … when you have the right people… http://hcc web cern ch/hcc/ http://hcc.web.cern.ch/hcc/ [email protected] The LHC Hardware Commissioning Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 32 Haciéndome CERNERO: Summer Student Technical Student Doctoral Student Fellow Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 33 [email protected] … Muchas Gracias Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara 34
