LHC, prvy zvazok, juhuuuuu :-)

Neděle Srpen 10 22:29:09 CEST 2008

obrazok ako to je pozapajane tu 
http://public.web.cern.ch/public/en/Research/AccelComplex-en.html
mala animacia http://hands-on-cern.physto.se/ani/acc_lhc_atlas/lhc_atlas.swf


> NA začátku je lineární urychlovač, který urychluje protony, pak kaskáda 
> synhcrotronů a pak LHC žejo ?
>
>   
ano, presne tak. Kedze dynamicky rozsah kazdej masiny je obmedzeny 
(radovo 10-20) je nutne zvazok urychlit postupne na viacero etap vo 
viacerych masinach.

> LHC má 8 úseků, takže vygenerujeme ten protonový svazek urychlíme ho na 
> 99.99%C a pak ho zavedeme do LHC kde se urychlí na 99.9999 (nebo více) % C
>   
ano, ale hodnoty su trochu ine :-) Prikladam vytah z tabulky ktoru som 
pocital na minulorocnu prednasku na VUT. v - rychlost v m/s, beta je 
pomer rychlosti a rychlosti svetla, gama je relativisticky faktor, okrem 
ineho hovori o kolko je dany objekt tazsi ako v klude a o kolko pomalsie 
mu plynie cas oproti pozorovatelovi v klude.
v (m/s)    beta = v/c    gama
30    0.0000001    1.000000000000000000000000000000    Auto @ 100 km/h
240    0.0000008    1.0000000000003    Lietadlo @ 700 km/h
3897    0.000013    1.00000000008    Satelity GPS @ 13910 km/h
86939813    0.29    1.045    e- televízna obrazovka (25 keV)
92935662    0.31    1.052    protony na vystupe Linac-u 50MeV
275809061    0.92    2.552    protony na vstupe do PS @ 1.4 GeV
299582603    0.9993    26.73    protony na vstupe do SPS @ 26 GeV
299791798    0.9999978    476.7    protony na vstupe do LHC @ 450 GeV
299792455    0.999999991    7454    protony v LHC pri plnej energii 7 TeV
299792458.00    0.99999999999    223607    elektorny v byvalom 
urychlovaci LEP @ 100 GeV


> Tak ale teď máme jen zkušebí provoz takže zavedem svazek jen do úselku 1 
> ale co na konci úseku 1?
> Já bych tam dal nádrž z vodou protože vodík má jediný šanci efektivně 
> zastavit protony ale je to skutečně tak ?
>
>   
tunel LHC (byvaly tunel LEP) je rozdeleny na 8 sektorov. Nachadza sa 
80-160m pod zemou a jedine pristupove body z povrchu dole su tieto. 
Preto je aj samotna masina rozdelena na 8 nezavyslych (takmer 
identickych) sektorov. Tunel ma takmer po celej dlzke priemer okolo 4m a 
su v nom umiestnene magneticke elementy ktore drzia zvazok pod kontrolou.
Preco sa stale hovori o tych magnetoch... Elektricky nabite castice 
interaguju s elektromagnetickym polom. Magneticke pole nam umoznuje 
menit smer vektora rychlosti (zatacaju) a elektricke pole umoznuje menit 
smer (zatacaju) aj velkost vektora rychlosti (urychluju/spomaluju).
Ked chceme aby to obiehalo dokola musime trajektoriu zakrivit - 
pouzijeme magneticke pole. Je to nieco ako sustava sosoviek a luc 
svetla. Ked si rozostavime vhodne sosovky tak dokazeme donutit luc 
svetla aby opisal kruznicu, ked tam pridame este dlasie typy sosviek tak 
ho dokazame aj zaostrit alebo rozostrit a udrzat jeho konstantny prierez.
Presne toto sa robi v urychlovaci. V LHC je nejakych 1600 magnetov, z 
toho radovo 1200 dipolovych (tie zakrivuju drahu) a ostatne su 
kvadrupoly (maju 4 magneticke poly) a magnety vyssich radov. Tymi sa 
zaostruje/rozostruje zvazok (obdoba spojky a rozptylky cocky), u vyssich 
radov (6-, 8-, 10-pol) sa pouzivaju na korekcie nedokonalosti tych 
predoslych, napriklad korekcia chromatickej chyby. Presne ako u 
fotoaparatov.
Vyznam predosleho testu bol overit ci su vsetky elementy spravne 
nastavene. V jednom sektore je nejakych 200 magnetov a sila kazdeho 
(ekvivalent sily optickych sosoviek) sa riadi jednosmernym prudom. 
Pozapajame ich 200 za sebou a chceme aby tade zvazok preletel po 
polomere 4500m s chybou trajektorie povedzme tie 3mm. Toto sa v piatok 
podarilo.
V mieste pristupovych bodov je po urcitej dlzke tunel rozsireny a tam 
kde su experimenty (detektory) su vybudovane podzemne haly (vysoke az 
30m a dlhe az 50m).
Zvazok sa nainjektuje do LHC na dvoch miestach (body 8 a 2), urychluje v 
bode 4, likviduje v bode 6 a experimenty su v bodoch 1, 2, 5 a 8.
http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/images/lhc-schematic.jpg
K otazke likvidacie zvazku z dalsich mailov. Ano, je pravda ze pri 
zvazku s celkovou energiou 350MJ to nie je sranda a treba zabezpecit aby 
doslo vzdy ku riadenej likvidacii v pripade potreby, inak hrozi 
destrukcia zasiahnuteho elementu. Len pred par tyzdnami sa vdaka 
vynechanemu casovaciemu pulzu podarilo vypalit dieru do vakuovej komory 
SPS, kde ma zvazok o niekolko radov nizsiu energiu.
Musel sa vymenit cely magnet, vycistit a vypiect vakuovu komoru - co 
bola praca asi na tyzden. U LHC kedze je supravodive je to omnoho 
zlozitejsie a odhaduje sa ze vymena jedneho magnetu bude trvat asi 2 
mesiace (3 tyzdne rozmrazenie sektora , 2 tyzdne vymena, 3 tyzdne 
ochladenie).
Bezpecnostne mechanizmy su dva. Tzv. beam dump je riadena likvidacia 
celej naplne urychlovaca. odpali sa kicker magnet (ekvivalent vyhybky na 
zeleznici) a presmeruje zvazok do asi 600m dlheho tunela naplneneho 
grafitom, betonom a neviem cim vsetkym kde sa bezpecne zlikviduje.
Zaujimave pre elektrikara moze byt ze nabezna hrana magnetickeho pola (a 
teda aj prudu v cievke) je ca. 90ns a prud ma spickovu hodnotu okolo 
20kA. Mozeme vypocitat hodnotu rychlosti prebehu :-)
Funkcia je zabezpecena mnohocetnym paralelizovanim, (nemapatam teraz 
presne cisla, toto je len priklad) ale staci ak sa odpali 12 z 15 
kickerov, ak sa zisti samovolne odpalenie jedneho kickera musi sa 
odpalit cela retaz, odpalenie je synchronizovane s 3 mikrosekundovou 
medzerou v naplni obiehajuceho zvazku aby sa pocas nabeznej hrany a 
prechodneho deja "nesprejovali" elementy obiehajuciom zvazkom, musi to 
vydrzat tusim jedno uplne chybne odpalenie za rok a podobne.
Druhy element su takzvane kolimatory - a prave tieto boli vyuzite pri 
teste prveho sektora. Su to dlhe bloky z nejakeho specialneho materialu 
umiestnehe pozdlzne so zvazkom ktore sa daju zasuvat do vakuovej komory. 
Tieto zabezpecuju ze vsetky stratene castice, ktore obiehaju po 
nespravnej trajektorii  (napriklad velka vychylka od stredu, bavime sa o 
radovo +/-3mm na polomere ca. 4500m) sa tam zachytia. Nieco ako 
regulacne tyce u reaktora. Ked sa zastrcia uplne dovnutra nemalo by tade 
nic preletiet.

> Jinak mám takový pocit, že s protony urychlenými na relativistické rychlosti 
> není žádná sranda cokoliv zasáhnou se nejprve taví a pak to zůstane 
> radioaktivní. tak nevím
>
>   
dochadza tam ku jadrovym reakciam. Vyraz tavi nie je uplne na mieste, 
toto je vyraz z nasho makrosveta, toto vidime. Pri koliziach 
vysokoenergetickych castic dochadza k premene hmoty na ine formy hmoty a 
uvolnenie energie vo forme ziarenia alebo inych castic. Toto priamo 
nevidime. Napriklad u experimentu cngs sa z protonoveho zvazku na 
grafitovom terci vyrabaju neutrina, piony, kaony a neviem este ake 
breberky.
Nie som ale fyzik, necitim sa preto kompetentny toto popisovat.
b.