Что такое заполнение LHC?

Одна заправка LHC состоит примерно из следующих этапов:

• Доза протонов поступает в ускорительный комплекс
• Протоны ускоряются по цепочке (Linac, PSB, PS, SPS, LHC) до максимальной энергии
• Протоны удерживаются в кольце БАК, чтобы сталкиваться в точках взаимодействия.
• Через некоторое время (1-35 часов) пучок протонов сбрасывается: он выходит из кольца

Продолжительность заливки может варьироваться в широких пределах. Некоторые заливки могут закончиться досрочно из-за технических проблем. Информацию о различных заливках можно найти здесь . Когда машина готова к следующему наполнению, процесс повторяется. Иногда между заправками в LHC происходят другие действия (короткие технические перерывы). Вы можете проверить актуальный статус в режиме реального времени здесь .

Заливка обычно состоит из$10^{14}$протоны, сгруппированные в сгустки, которые образуют протонный пучок . Во время заполнения происходит примерно 600 миллионов столкновений в секунду , т.е.$10^{12}$столкновений в час. Ниже вы можете увидеть временной график типичной заливки: закачка произошла около 2 часов ночи, сброс балки произошел вскоре после 15 часов. Энергия на протон составляла 6,5 ГэВ, интенсивность пучка постепенно падала из-за потерь в столкновениях.

LHC Run состоит из множества заливок. Запуск — это либо один год работы БАК, либо иногда его понимают как период в несколько лет или работу без серьезных остановок: сейчас мы находимся в середине запуска 2 , который начался в 2015 году .

«Заполнение» на удивление трудно определить. Лучшее определение, которое я нашел, состоит в том, что это просто число, которое операторы БАК могут увеличить на 1. Вы можете думать об этом как о закладке, обозначающей период активности.

Этот термин чаще всего используется для обозначения дискретного интервала времени, содержащего период, когда пучок «полный» (т. е. пучок успешно введен в соответствии с желаемой схемой заполнения).

Типичная «физическая заливка» с точки зрения режимов машины выглядит следующим образом : «впрыск» → «наклон» → «плоский верх» → «сжатие» → «регулировка» → «стабильные балки» → «разгрузка» → «наклон вниз». Затем номер заполнения меняется перед следующей инъекцией.

Тем не менее, есть много исключений из этого. Заполнение не обязательно должно иметь наклон: оно может оставаться при энергии впрыска. Во время заполнения может быть любое количество сбросов балки, особенно при впрыскивании и во время заполнения «впрыскивание и сброс». Есть даже заливки вообще без луча!

Слово «запустить» используется очень по-разному для LHC и экспериментов. Для LHC «запуск» — это период между «длительными отключениями». Прогон 1 — с 2010 по начало 2013 года, прогон 2 — с 2015 по 2018 год и т . д . За один прогон LHC выполняются тысячи заполнений.

Для экспериментов «прогон» — это дискретный интервал сбора данных. Обычно изменения запуска происходят, когда что-то меняется в самом детекторе, например, конфигурация триггера или включается/отключается поддетектор. Может быть даже таймер, который запускает изменения по истечении заданного периода времени (конечно, это имеет место в LHCb). Может быть много прогонов на засыпку, или прогоны могут происходить независимо от засыпок, особенно если нет луча или LHC находится в «машинной разработке».