На початку липня ЦЕРН запустив нове покоління надпровідних магнітів у найбільшому у світі прискорювачі частинок — Великому адронному колайдері (ВАК). Цей крок є частиною модернізації колайдера високої світності HiLumi LHC, який планують ввести в експлуатацію з 2030 року.

Нові квадрупольні магніти, що пройшли випробування на полігоні внутрішньої триплетної струни (IT-String), досягли проектного струму в 16 230 ампер. Вони дозволяють точніше фокусувати пучки протонів перед зіткненнями, що підвищує світність колайдера — швидкість виникнення зіткнень. Завдяки цьому вчені зможуть збирати більші обсяги даних для пошуку рідкісних явищ поза межами Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Квадрупольні магніти є суттєвим покращенням порівняно з нинішніми, виготовленими з ніобію і титану. Нові магніти використовують надпровідні котушки з ніобію і олова, що забезпечує магнітне поле напруженістю 11,3 тесла — приблизно на 35 % більше за попередні. Апертура магнітів збільшилася з 70 до 150 мм, що дозволяє більш ефективно фокусувати пучки і збільшувати кількість зіткнень.

Одним із ключових результатів випробувань стало досягнення повного робочого струму без появи «квенча» — переходу з надпровідного стану у звичайний електропровідний. За даними ЦЕРН, надпровідним магнітам зазвичай потрібно кілька циклів «розгону» для стабілізації внутрішньої структури і досягнення розрахункових струмів. Нові магніти зберегли форму і продемонстрували «прекрасну пам’ять».

«Хороша пам’ять — ключове вимога до продуктивності прискорювальних магнітів, оскільки вона дозволяє скоротити час введення в експлуатацію, знизити споживання кріогенного палива і мінімізувати затримки під час роботи», — пояснила керівниця установки великих магнітів ЦЕРН Сусана Ісьєрдо Бермудес.

Випробування підтвердили працездатність усієї установки IT-String, включно з подачею струму на всі 17 електричних ланцюгів. Зокрема, роздільний дипольний магніт, який спрямовуватиме пучки частинок у протилежні сторони після зіткнень, досяг заданого струму вже після кількох тренувальних імпульсів. Коригувальні магніти також успішно працювали як окремо, так і в комплексі.

Система захисту магнітів безпечно розвантажувала до 38 мегаджоулів накопиченої енергії в рідкий гелій при температурі -271,25 °C. Наразі випробування охоплюють надпровідні магніти, систему холодного живлення, перетворювачі потужності, виявлення і захист від гашення надпровідності, кріогеніку, вакуум, системи управління та юстування.

Наступний етап випробувань заплановано на вересень 2024 року. Він буде зосереджений на перевірці процедур введення в експлуатацію, інструментів аналізу та демонстрації відтворюваності роботи інтегрованої системи.