LHC – a harmadik évezred részecskefizikája

1. LHC – a harmadik évezred részecskefizikája Vesztergombi György Paks 2010. Május 31.

2. 1. Rész A világ legnagyobb részecskegyorsítója

3. Az emberiség monumentális alkotásai: Piramisok Kínai Nagy Fal Apollo űrhajó Space SHUTTLE LHC ….. Budapest METRO-4

5. A világban kb. 35 000 orvosi és ipari alkalmazású gyorsító dolgozik.

6. = 0.004 c c = 1 080 000 000 km/h Volta békacombja Even the longest journey is started by the FIRST step (eV)!!!!!!!!!!! 14 TeV = 10 000 000 * 1 000 000 * 1.4 eV

7. 1 MeV = Egy millió békacombot kell sorba kapcsolni: 1 2 3 … 1 000 000 0.93 c Statikus lineáris gyorsító (Van de Graaf)

8. Time = 0 + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + - + - + Time = 1 Dinamikus RF-cavity „kozerv-doboz” lineáris gyorsító

9. RF cavity Simple pill box cavity of length L and radius R Bessel functions: Transit time factor T < 1: Ohmic heating due to imperfect conductors: Gyorsítani csak ELEKTROMOS térrel lehet: Ez

10. cavity array field pattern: coupling pipe geometry such that RF below cut-off (long and narrow) side-coupled structure in π/2-mode behaves as π-mode as seen by the beam

11. B B B B B CIRKULÁRIS GYORSÍTÓ pin pout = pin + Dp DIPOL magnet E Bout = Bin + DB Bending magnet (eltérítő mágnes) Körönként gyorsul Dp-vel, de ugyanazon sugarú pályán marad, mert a tér is nő DB-vel

12. Szupravezető mágnes Normál mágnes maximum : 2.5 Tesla Szupravezető: RHIC, TEVATRON 5 Tesla , 4 Kelvin fok LHC 8.3 Tesla, 1.9 Kelvin fok Réz védő borítás Szupravezető fonat

13. COLLIDER ütköztető Két nyaláb fut egymással szemben, teljes mozgási energia felhasználható: Ecm = E1 + E2 = 7 + 7 = 14 TeV Ecm = sqrt(2* ELAB*M) = sqrt(2*7000*1) =38 GeV

21. FÓKUSZÁLÁS

22. QUARUPOLE

23. EGY quadrupole magnet Minél nagyobb a tengelytől való távolság, annál nagyobb a térerő, ezért annál nagyobb az eltérítés szöge. Az eltérülés előjele a fókuszálástól függ.

24. Alternating gradients • quadrupole doublet separated by distance d: • if f2 = -f1, net focusing effect in both planes:

25. FODO cell stable for |f| > L/2

26. LHC-ban 30 órán keresztül 20 mikron pontossággal mindig találkoznak a nyalábok. Pontosság a Naprendszerben: Kilövünk egy puskagolyót a Plutó felé és eltaláljuk ott egy légy szemét.

28. LEP maximális energia: 100 GeV +100 GeV, szinkrotron sugárzás E4 LHC maximális energia: 7 TeV + 7 TeV .Dipól mágnes maximális térerő 9 Tesla.

29. Feladatunk: részecskegyorsítók építéseés üzemeltelése a fizikai kutatás számára CERN gyorsító komplexuma

36. Reminder: the hurdles to 7 TeV see next slides • SC cable joint resistance (sector 34 incident !) • huge precision measurement campaign • two magnets removed (~50 and ~100 nOhm) • all others now good (<4nOhm, perfect is 0.3 Ohm) • Copper stabilizer splice resistance • Retraining of superconducting magnets Ezio Todesco

37. SC cable joint resistances

38. Good and bad splices (a)

39. Good and bad splices (b)

40. All that being given... here the next five years! Mike Lamont Other scenarios with stepwise splice consolidation were clearly not favored

41. Soldering Soldering Splices in 13 kA circuits status of an ongoing work just started Paolo Fessia

42. END of PART I:

50. Cavity design 3 figures of merit: (ωrf, R/L, δskin) ↔ (ωrf, Q, Rs) Quality factor Q = stored field energy / ohmic loss per RF oscillation volume surface area Shunt impedence Rs = (voltage gain per particle)2 / ohmic loss