Los imanes del LHC rodean la baliza a lo largo de su circunferencia de 27 km. Crédito:CERN
Cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) comience la Ejecución 3 el próximo año, Los operadores tienen como objetivo aumentar la energía de los haces de protones a un valor sin precedentes de 6,8 TeV. Esto significa los miles de imanes superconductores, cuyos campos dirigen los rayos alrededor de su trayectoria, necesita acostumbrarse a corrientes mucho más fuertes después de un largo período de inactividad durante LS2. Esto se hace a través de un proceso continuo de "entrenamiento magnético".
Matteo Solfaroli, parte del grupo de operaciones del LHC, supervisa la coordinación de la puesta en servicio del hardware del LHC. Su trabajo consiste en entrenar cada una de las cadenas de imanes (llamado circuito), llevándolos gradualmente a sus corrientes nominales. "Este es un gran proyecto porque tenemos alrededor de 1600 circuitos superconductores en el LHC, que van desde una corriente nominal de 60 amperios hasta 13 kiloamperios, ", dice." Estos son circuitos realmente grandes, y tenemos que probarlos todos individualmente; estamos hablando de alrededor de 12 000 pruebas ".
Si los imanes no fueron entrenados, las altas corrientes harían que se sometieran a un fenómeno aleatorio llamado "extinción, "donde una pequeña sección de la bobina magnética se sobrecalienta. Los imanes están diseñados para evitar que la bobina se queme distribuyendo este calor por todo el imán. Sin embargo, esto resulta en calentar el imán y algunos de sus vecinos, haciendo que superen la temperatura crítica, donde son altamente resistivos y no pueden proporcionar el campo magnético requerido.
Después de que ha sucedido un apagamiento, el imán debe enfriarse de nuevo a condiciones criogénicas antes de que pueda volver a funcionar una corriente. El equipo de Powering Tests repite el proceso de aumento de corriente hasta que los imanes pueden soportar su corriente nominal sin apagarse.
Corriente en un circuito dipolo principal durante el entrenamiento. El gradiente constante es el aumento gradual de la corriente, y la caída exponencial es la extracción segura de la corriente cuando el sistema de protección de enfriamiento detecta un enfriamiento. Crédito:Equipo de Powering Tests / CERN
Esto funciona porque los imanes tienen "memoria".
"El imán se ajusta al nuevo nivel actual, ", Dijo Solfaroli. Es un principio similar a cualquier otro tipo de entrenamiento:si alguna vez has empezado a correr, sabrá que con cada sesión podrá correr más tiempo sin detenerse, hasta que llegue a un punto en el que pueda correr durante un período prolongado. La memoria muscular aumenta tu resistencia. Similar, La memoria magnética aumenta su resistencia para soportar altas corrientes durante períodos sostenidos sin apagarse.
Los ocho circuitos de imán dipolo LHC más grandes deben mantener una corriente de 11 500 amperios. "El problema es que los fenómenos de extinción pueden ocurrir en cualquiera de los imanes, "dijo Solfaroli." Para los circuitos pequeños, la extinción no es un problema particular porque se trata de una recuperación rápida. Pero para los circuitos dipolo principales, el tiempo de recuperación es de entre ocho y doce horas ".
Cómo se ven los apagados en el CCC:los bloques verdes muestran imanes en condiciones nominales y los bloques rojos muestran imanes sobre los que ha reaccionado el sistema de protección de enfriamiento. Crédito:Equipo de Powering Tests / CERN
Todo el proceso:aumentar la corriente para cada circuito; temple; enfriarlo y repetirlo es largo. Combinado con todas las pruebas y otros procesos, toda la preparación del imán puede llevar ocho o nueve meses, como entrenar para correr un maratón.
El equipo de Powering Tests espera que los imanes estén completamente entrenados para fines de este año.