Por Sarah Charley, para symetrymagazinne.org Junio 13 de 2017
Las tuberías de haz del LHC necesitan estar tan limpias, incluso las moléculas de aire cuentan como suciedad.
El Large Hadron Collider es el acelerador más potente del mundo. En el interior, los haces de partículas se extienden 17 millas en direcciones opuestas a través de un par de tubos de haz evacuados que se cruzan en puntos de colisión rodeados por detectores de partículas gigantes.
El interior de las tuberías de la viga debe ser impecable, por lo que el LHC se limpia a fondo cada año antes de que rampas hasta su programa de operaciones de verano.
No es suciedad o suciedad que obstruye el LHC. Más bien, son moléculas de aire microscópicas.
"El LHC es increíblemente frío y bajo un fuerte vacío , pero no es un vacío perfecto", dice el físico del acelerador del LHC, Giovanni Rumolo. "Hay un pequeño número de moléculas simples de gases atmosféricos y aún más congeladas en las paredes de las tuberías de vigas".
Los protones que corren alrededor del LHC chocan contra estas moléculas de aire flotante, separando sus electrones. Los electrones liberados saltan después de los protones cargados positivamente pero rápidamente chocan contra las paredes del tubo del haz, depositando el calor y liberando aún más electrones de las moléculas de gas congelado allí.
Este proceso se convierte rápidamente en una avalancha, que debilita el vacío , calienta el sistema criogénico, interrumpe el haz de protones y reduce drásticamente la eficiencia y fiabilidad del LHC.
Pero las nubes de electrones que zumban dentro de la tubería del haz poseen una interesante característica de autocuración, dice Rumolo.
"Cuando la pared de la cámara está bajo intenso bombardeo de electrones, la probabilidad de que cree electrones secundarios disminuya y la avalancha se mitiga gradualmente", dice. "Antes de acelerar el LHC hasta su máxima intensidad, operamos la máquina durante varios días con tantos protones de baja energía como podemos manejar con seguridad y producir intencionadamente nubes de electrones. El efecto es que tenemos menos electrones sueltos durante las carreras físicas del LHC ".
En otras palabras, los ingenieros aceleradores limpian el interior del LHC un poco como si desatascaran un drenaje de la ducha. Ellos gradualmente bombear el LHC lleno de protones más y más lento, que actúan como un cepillo de fregar y eliminar la suciedad microscópica aferrándose al interior de la tubería de la viga. Estos residuos sueltos son purgados por el sistema de vacío . Además, el bombardeo de electrones transforma moléculas de carbono simples, que todavía se aferran a las paredes de la tubería del haz, en un revestimiento inerte y protector de grafito.
Limpiar la tubería de la viga es un trabajo tan importante que hay un equipo de expertos responsables de ello (oficialmente llamado el "Equipo de Scrubbing" el equipo del fregadero).
"La depuración es esencial si queremos operar el LHC con todo su potencial", dice Rumolo. "Es difícil, porque hay una línea fina entre la limpieza a fondo de la máquina y el dumping accidentalmente la viga. Cuando estamos limpiando, trabajamos todo el día en el Centro de Control del CERN para asegurarnos de que el acelerador está a salvo y que el lavado está funcionando correctamente ".
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