新闻稿

邓迪在英国项目升级大强子对撞机

发表于2020年9月11日

银河游戏中心是踏上了£26million项目,以帮助提升欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC),位于日内瓦附近法国/瑞士边境的9个英国的研究机构之一。

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Image of robot inside a 74millimetre-aperture LHC beam screen

图像示出了通过邓迪和合作伙伴的大学开发的机器人,74毫米孔径LHC光束屏幕内工作。机器人移动自主地沿着经由尺蠖步骤,同时其头部轮流执行激光结构。图片来源:欧洲核子研究中心

科学家,工程师和技术人员都参与的合作是科学与技术设施委员会(STFC),欧洲核子研究中心,克罗夫特学院,约翰·亚当斯学院,和八所英国大学[下列]之间。 STFC正在促进£13.05米。

欧洲核子研究中心的高亮度LHC项目(HL-LHC),一个大型的国际合作,将由10倍提高粒子碰撞的数量提升LHC,让物理学家更多地了解希格斯的属性玻色子,寻找证据暗物质。

英国项目名为HL-LHC-UK2的第二阶段的重点是提供基本的硬件升级后的对撞机,与许多地方的预计来自英国的工业。必要的硬件和项目管理将由STFC的达斯伯里实验室在利物浦市中心区提供,与其他项目的合作伙伴和英国工业的合作伙伴关系。

英国项目的第二阶段将提供最终的硬件和配套模拟在5个关键领域的LHC升级。该项目开发和交付设备的第一阶段,以使世界上第一个高度创新的“螃蟹腔”,使在LHC的粒子束成一定角度,以提高碰撞的机会,与其他许多设备升级和研究以及示范。

银河游戏中心是领先的五个工作包之一,在激光设计的表面结构。

在LHC的光束是在近光的速度嗖嗖围绕带正电粒子(质子)的束。由于这些束被带正电它们吸引和拉电子,这些电子是带负电荷,从机器的内部。

当质子和电子通过偶极磁体,它们被转向相反的方向,由于其相反的电荷,与质子继续在所需的路径和与所述机器的内部碰撞的电子。机器的内部完全冷却“光束屏幕”以去除碰撞的电子的热,然而,这将导致冷却系统上的高负荷。

此外,当与波束屏幕个别电子碰撞,几个更多的电子可以潜在地释放,被称为二次电子发射的效果。这会导致在机器中在有质子束以下的电子卤素,碰撞到光束屏幕和它们越来越多升温点雪崩效应。这是一个问题,尤其是当科学家们希望在HL-LHC的质子多束,因为它们的潜在风险,即使在机器更多的二次电子,因此较高的热负荷,这对成本产生巨大的影响,更多的冷却所需厂房和高运行成本。

减少二次电子的释放将允许研究人员用低温设备坚持,他们目前拥有的性能提升。

Professor Amin Abdolvand, Chair of Functional Materials & Photonics, is leading a team of researchers at the 银河游戏中心 who are using a novel method whereby a laser is used for in-situ precision structuring of the accelerator beam screens to prevent unwanted particles from being released into the Large Hadron Collider, severely impacting its performance upon upgrade to high luminosity. 

教授abdolvand说,“我们的激光技术放微观尖峰覆盖在纳米结构到光束屏幕的表面,这起到正在机器内产生的捕获电子。与欧洲核子研究中心和瑞士一家公司一起,我们开发了一个机器人,这只是35毫米高大140毫米长,停机期间可以自主驱动LHC的梁屏幕内进行激光构造过程。

“我们通过治疗为超级质子同步加速器的光束屏幕证明了我们在第一阶段的技术,并成功地测试了我们的做法。在第二阶段,我们将在治疗多种LHC束屏幕,然后最终进入机器本身对待关键领域“。

教授马克汤姆森,粒子物理学家和STFC的办公椅,是希望确保整个项目有助于发展英国的知识经济。他说,“这是一个显著的事业,但一个与英国梦幻般的好处。其目的是为这个项目的每一个阶段涉及到英国的产业,被邀请的专业公司承包合同制造高科技部件的大型强子对撞机。”

教授抢艾波比,从曼彻斯特和发言人HL-LHC-UK2项目的大学,说,“HL-LHC-UK2项目为英国高亮度对撞机科学的领先地位,并将显著改善的能力大型强子对撞机在物理学前沿启用新发现“。

可见物质(你,你看到你身边,和所有的星星和行星的空间),构成了我们的宇宙只是5%。剩余的95%被认为是暗物质(27%)和暗能源(68%),但物理学家尚未检测任一。它希望HL-LHC的增加亮度将使研究人员能够找到可以解决暗物质之谜的线索。

参与该财团的大学是邓迪,哈德斯菲尔德大学,兰卡斯特大学,利物浦大学,曼彻斯特大学,英国牛津大学,皇家霍洛威大学 - 伦敦大学和南安普敦大学。

在合作的主要合作伙伴是英国曼彻斯特大学。兰开斯特大学将负责管理该项目的技术协调。

编者注

您可以访问图片和对这里的五个一个工程工作包一份情况说明书。

该项目是通过给£26.6million总价值的各种捐款资助,由科学与技术设施委员会(STFC)提供£1305万的直接资助。 £1115万资金由欧洲核子研究中心和从克罗夫特研究所,约翰·亚当斯加速器研究所和大学的捐款剩余提供。

这是HL-LHC-UK的第二阶段。第1阶段是由于在2021年结束了四年之后,£8米研发周期

该项目还将支持新一代的科学家和工程师的培训,许多博士职位和博士后研究员职位。此外,还有将是公众参与活动,包括讲座为博士研究生和一个公共系列讲座资金。

HL-lhc_uk2将基于粒子和加速器物理打造科幻短篇小说特别委托书,以激励下一代的科学家和工程师

第二阶段 - 在HL-LHC-UK项目

请在这里看到详细的事实表有关的工作包。 这显示了哪些高校在每个项目的工作。

英国项目将在五个方面提供研究和硬件的开发和支持模拟到LHC升级:

  • 高强度和高能量质子束的动态使用数学和计算机。
  • 发展和cryomodules的制造 到房子横向偏转腔,被称为蟹空腔,其在-271℃下进行操作。
  • 新颖光束诊断的发展 测量的射束属性。
  • 精密冷供电解决方案的交付,其允许电功率从地球表面,并在室温到低于地面100米,在低于-269工作LHC转印℃下
  • 加速器束屏幕原位激光治疗 以防止被释放到它可以在性能严重影响机器不需要的颗粒。

在HL-LHC升级项目将提供前沿的研究成果和重要组成部分,在未来几年内,使科学家能够寻找新的,非常罕见的基本粒子,而像希格斯以前所未有的精度玻色子来衡量已知的粒子。

它会通过使机器,实现每秒,称为光度更多的碰撞做到这一点。这是一个加速器的关键绩效指标,因为它会告诉你在一定的时间碰撞粒子的数量。因为在粒子物理学的发现是基于收集大量的数据,那么更大的冲突的机会也越多物理学家的数量,并有看到一个新粒子,探索世界上最好的对撞机的敏感性低于物理学。

较高的碰撞次数也使得颗粒的性质的测量精确得多,例如希格斯玻色子的属性。在这次升级中,对撞机将继续推进人类知识的局限,使物理学家探索超越物理学的标准模型和brout-恩格勒特 - 希格斯机制。

该项目将有助于10倍,以增加整体亮度,提供10倍以上的碰撞比LHC会做同期。升级LHC将是一个具有挑战性的过程,而目前正在开发依赖于几个突破性的技术,和HL-LHC-UK将利用英国的技能和知识做出了重要贡献。

HL-LHC(高光度LHC)

在LHC的充分利用是在粒子物理学的欧洲战略的最高优先级),由欧洲核子研究中心理事会通过,并融入了esfri路线图。在HL-LHC项目资金被批准于2014年6月的欧洲核子研究中心理事会延长其发现潜在的,对撞机将进行重大升级,由10超出原设计值的因素,以增加它的光度(碰撞率)(从300至3000 FB-1)。作为一个高度复杂和优化的机器,在LHC的这种升级必须仔细研究,并需要大约10年才能实施。

有必要升级LHC已经引起了HL-LHC项目。 HL-LHC依赖于若干创新的技术,较特殊的技术挑战,例如尖端13特斯拉的超导磁体,非常紧凑,为束旋转超精密超导腔,和300米长的高功率超导具有零能量链接耗散。 //hilumilhc.web.cern.ch/

欧洲核子研究中心

欧洲核子研究中心,用于核研究的欧洲组织,是世界领先的粒子物理研究实验室。它的总部设在日内瓦。其成员国目前:奥地利,比利时,保加利亚,捷克共和国,丹麦,芬兰,法国,德国,希腊,匈牙利,以色列,意大利,荷兰,挪威,波兰,葡萄牙,斯洛伐克共和国,西班牙,瑞典,瑞士和英国。罗马尼亚为加入的候选和塞尔维亚是在前段为成员的准会员状态。巴基斯坦和土耳其的准成员。美国,俄罗斯联邦,印度,日本,核研究(JINR)联合研究所,联合国教科文组织和欧盟的美国具有观察员地位。 //home.cern/

科学与技术设施委员会(STFC)

科学与技术设施委员会(STFC)是英国的研究和创新的一部分 - 英国体与大学,研究机构,企业,慈善机构和政府合作工作创造研究和创新蓬勃发展的最佳环境。更多信息请访问 英国的研究和创新。

STFC资金和支持研究粒子和核物理,天文,重力研究,天体物理学和空间科学还经营五个国家实验室的网络,包括卢瑟福·阿普尔顿实验室和达斯伯里实验室,以及在一些支持英国研究国际研究机构,包括欧洲核子研究中心,费米实验室,在智利和更多的欧洲南方天文台的望远镜。访问 //stfc.ukri.org/ 想要查询更多的信息。 @stfc_matters

达斯伯里实验室

STFC的达斯伯里实验室是在英国范围内的重要网站粒子加速器的研究和开发。作为第一阶段研究的一部分,HL-LHC-UK2项目促成了世界上第一个用螃蟹腔质子束的示范实验室。该实验室目前正在建设一个cryomodule原型为欧洲核子研究中心,一个可进行旋转。

这种复杂的设备的目的是测试的“蟹腔”,其可以在旋转LHC质子的束,并改进它们的碰撞角的原理。另外4个cryomodules将含有总共这将最终的LHC在五分之二千零二十四安装8个蟹空腔来构建。如兰开斯特和利物浦大学的大学为项目的其他合作伙伴的原则有工作人员和测试设施上的达斯伯里实验室地点。为HL-LHC-UK2项目的项目经理,托马斯·琼斯,也是基于在达斯伯里。 www.stfc.ukri.org

加速器科学技术研究所

一些研究机构在这个项目中是两个英国加速器科学技术研究机构之一的一部分, 克罗夫特研究所 约翰·亚当斯研究所.

银河游戏中心克罗夫特研究所

(STFC /利物浦的曼彻斯特/兰卡斯特大学/大学。)

克罗夫特研究所是一个国际中心在英国加速器科学与技术(AST)。它是在2003年9月提出,由英国科技部长,塞恩斯伯里勋爵正式开业,在2006年9月这是兰开斯特,利物浦,曼彻斯特,斯特拉斯克莱德大学和科学与技术设施委员会(STFC在的合资企业达斯伯里和卢瑟福·阿普尔顿实验室)。该研究所是在邻近达斯伯里实验室和达斯伯里创新中心的达斯伯里科学和创新校园专门建造的建筑,并在每个参与的大学建立了卫星中心。 HTTP://www.cockcroft.ac.uk

银河游戏中心约翰·亚当斯研究所

(牛津大学,皇家霍洛威大学)

在约翰·亚当斯研究所是一个国际中心在英国加速器科学与技术(AST)。它是在2004年提出的,是牛津大学,伦敦和国子监大学皇家霍洛威学院的大学之间的合资企业。在约翰·亚当斯研究所是在丹尼斯·威尔金森在牛津大学的皇家霍洛威和在布莱克特实验室建设国子监建筑(物理系的一部分),在威尔逊大厦(物理系的一部分)。 //www.adams-institute.ac.uk/

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