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
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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
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3. Aceleración – Cavidades RF
Órbita de
referencia
Partículas avanzadas ven
un campo eléctrico menor
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Partículas
retrasadas
et asadas ven
en
un campo
eléctrico mayor
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3. Aceleración – Cavidades RF del LHC
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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
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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
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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
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Colisiones en el LHC – El Inner Triplet
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EL Large Hadron Collider
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LHC - Experimentos
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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
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LHC - Dipolos
B = 8.33 T
I = 13000 A
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Superconductividad
•
1908 -- Kamerlingh Onnes licua el Helio
•
2007 – 6.5 kA en los dipolos del LHC a 1.9K
C bl ∅1 mm
Cable
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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
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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…
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LHC – Dipolos – Fabricación
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Dipolos LHC – Ensamblado y Tests en el CERN
ANTES DE
INSTALAR
INSTALAR…
TRAINING!!
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Instalación
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21
Instalación
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Interconexión
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La Criogenia
5
4
6
Octaant
DC Power feed
3
7
DC Power
arc
cryostat
LHC
Sector
8
2
Sector
1
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Dipolo (9 Tesla)
Cuadrupolo (223 T/m)
Criogenia
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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
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26
Introducción a los Aceleradores de Partículas - Antonio Vergara
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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
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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…
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The LHC Hardware Commissioning
… when you have the right people…
http://hcc web cern ch/hcc/
http://hcc.web.cern.ch/hcc/
avergara@cern.ch
The LHC Hardware Commissioning
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Haciéndome CERNERO:
Summer Student
Technical Student
Doctoral Student
Fellow
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avergara@cern.ch
… Muchas Gracias
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