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在LHC追逐云彩

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当光束通过真空室时产生的电子通量的模拟。线表示电子通量,颜色表示电子的密度。密度越高,颜色越亮。图片来源:CERN

大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)是一个大型夏季的清洁时间,但是你不会看到操作人员手持羽毛掸子,将27公里长的机器卷起来。梁在其中循环的管道已经是超洁净和超高真空:梁管中的压力仅为10 -10 甚至10 -11 毫巴 - 与月球上的相似。

然而,尽管真空度超高,残余的气体分子仍然困在电子束管道壁的表面,电子管也含有电子。当光束循环时,这些电子从墙壁发出并被光束的电场加速。加速的电子以足够的能量撞击墙壁以释放被捕获的分子,从而危害真空。与此同时,他们引发了更多电子的雪崩,形成的电子云密度足以使光束不稳定。电子云现象被放大,质子束在束中的数量越多,并且它们越接近间隔。

因此,在LHC能够运行更多的质子束之前,运营商需要消散电子云。为此,他们开发了一种束流洗涤技术,这种技术涉及到足够的质子循环,从金属中释放尽可能多的被捕获的气体分子,并降低管壁上的电子产生速率。

因此,为了改善光束管表面,操作人员将会以较低的能量循环激烈的光束(包含许多光束)。几天之后,LHC将准备好升级到更高强度的物理光束,并以50纳秒的间隔重新启动。束的数量将逐渐增加到每束1000束。今年夏天将进行另一次洗涤,准备LHC运行,并在今年晚些时候将更多的束排列得更紧密。

来源:CERN

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