Rapporto sull'acceleratore: superate le battute d'arresto, gli antiprotoni ritornano mentre LHC recupera la brillantezza luminescente

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6 giugno 2023

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Di Rende Steerenberg

L’Accelerator Report pubblicato il 10 maggio ha evidenziato che l’esecuzione della fisica dell’antiprotone nel 2023 è stata ritardata di 50 giorni (riducendo l’esecuzione a 122 giorni invece dei 172 inizialmente previsti) a causa di un magnete rotto nella regione di iniezione dell’Antiproton Decelerator (AD). Di conseguenza, la messa in servizio del fascio dell'AD avrebbe dovuto iniziare il 12 giugno e la consegna degli antiprotoni agli esperimenti AD-ELENA il 30 giugno.

Dopo il duro lavoro di molti esperti, venerdì 1 giugno alle 11:58 – 12 giorni prima della data prevista – il team operativo AD ha ricevuto il via libera dall’esperto del kicker per l’iniezione AD: il raggio potrebbe essere nuovamente iniettato nell’anello AD, segnalando l'inizio della messa in servizio della trave. Il team operativo AD e gli esperti delle apparecchiature hanno riprogrammato le proprie attività per concentrarsi sulla messa in servizio del fascio AD al fine di anticipare l'inizio riprogrammato della fisica, riducendo il numero di giorni di fisica persi da 50 a circa 40. Questo, ovviamente, è molto apprezzato dagli utenti sperimentali di AD-ELENA, che attendono con impazienza gli antiprotoni a bassa energia per eseguire i loro esperimenti.

Il resto della catena degli iniettori dell'LHC funziona bene per gli esperimenti LHC e a bersaglio fisso. Tuttavia, l'LHC ha subito un temporaneo calo nella produzione di luminosità a causa della sostituzione, la scorsa settimana, di un modulo finger a radiofrequenza (RF) nella sezione macchina situata vicino all'esperimento ATLAS (Punto 1).

Nella prima serata di giovedì 25 maggio, il raggio dell'LHC è stato scaricato durante l'accelerazione per due riempimenti consecutivi. Entrambi i beam dump sono stati innescati da lente perdite locali* a sinistra del punto 1. Le indagini di imaging a raggi X e gli studi sulla perdita del fascio hanno portato alla conclusione che uno dei moduli RF finger in una sezione calda si stava riscaldando o formando archi, degradando il vuoto in quell'area e causando lente perdite di fasci locali. La produzione di luminosità è stata interrotta e, durante il lungo fine settimana di Pentecoste, diverse squadre sono intervenute nel tunnel di LHC per sostituire il modulo RF finger (con successivo pompaggio a vuoto). Già nella mattinata di martedì 30 maggio sono state iniettate e fatte circolare travi per verificare le condizioni di vuoto. In serata, per la fisica è stato utilizzato un primo riempimento con soli 700 mazzi per raggio, seguito da un secondo riempimento con 1200 mazzi, condizionando anche l'area del modulo Finger RF appena installato. Nei giorni successivi, l'intensità è aumentata fino a 2400 grappoli e, in una seconda fase, l'intensità per grappolo è stata aumentata da 1,3x1011 a 1,6x1011 protoni per grappolo.

Fino a nuovo avviso e in attesa di una maggiore comprensione della causa del guasto del modulo RF finger, l'intensità del fascio sarà limitata a 1,6x1011 protoni per fascio. A questo punto, LHC è nuovamente riempito con lo schema di riempimento predefinito di 2400 gruppi con 1,55x1011 protoni per gruppo, producendo quasi 1 fb-1 al giorno. Mentre scrivo, le luminosità integrate per ATLAS e CMS sono ciascuna 16 fb-1, ovvero circa 5 fb-1 al di sotto del valore target, ma stiamo recuperando terreno.

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* Le "perdite locali lente" si verificano quando alcune particelle del fascio si perdono in parti specifiche dell'anello quando interagiscono con le molecole di gas nel vuoto degradato. Questo processo richiede del tempo prima che venga raggiunta la soglia per scaricare la trave.