Linac 4 se ha convertido en el primer acelerador en la cadena de inyección del LHC

Linac 4 es el acelerador más nuevo que se une al complejo del CERN. Crédito: Andrew Hara / CERN

los CERN El Centro de Control (CCC) está alborotado una vez más. La segunda parada prolongada (LS2) ha llegado a su fin para el acelerador más nuevo del CERN, Linac 4, y ha comenzado el lento despertar del complejo de aceleradores de una hibernación de reparación y recuperación de dos años. La ejecución de tres semanas de desarrollo de la máquina hasta mediados de agosto vio haces de baja energía de iones de hidrógeno negativos (H^–) volar a través de la primera parte del acelerador por primera vez desde que se conectó al PS Booster. El 20 de agosto, los primeros haces a la energía nominal de 160 MeV se aceleraron a través de toda la máquina y en un vertedero de haz dedicado ubicado al final del linac. En los próximos meses, el nuevo acelerador terminará de ponerse en servicio y estará listo para entregar varios haces al PS Booster en diciembre.

El CERN es famoso por sus aceleradores circulares, en particular el Gran Colisionador de Hadrones de 27 kilómetros de circunferencia. Pero los protones que circulan en estas máquinas más grandes experimentan primero una aceleración en un humilde y relativamente pequeño acelerador lineal, o linac. En 2018, Linac 2, que había alimentado protones al complejo acelerador del CERN desde 1978, finalmente se retiró, con el Linac 4 de 86 metros de largo listo para ocupar su lugar. Pero una nueva máquina viene con nuevos desafíos para el equipo que la opera.

La fase de desarrollo de la máquina de finales de julio estuvo a cargo del equipo del grupo Accelerators and Beam Physics (ABP) responsable de las fuentes de protones, que anteriormente también dirigía las operaciones de Linac 2. “ABP se aseguró de que pudiéramos enviar haz a través de la primera estructura en Linac 4, el llamado cuadrupolo de radiofrecuencia o RFQ, con pérdidas de haz bajo”, señala Bettina Mikulec, quien lidera el equipo del grupo de Operaciones (OP) que son responsables no solo de Linac 4 sino también del PS Booster. Durante las tres semanas, ABP también trabajó para optimizar la fuente de protones y realinearla para obtener un mejor ángulo para las partículas que ingresan a la RFQ. ABP luego entregó el acelerador para su puesta en servicio al equipo de OP.

Linac 4 difiere significativamente en comportamiento de su predecesor, en términos de dar forma al perfil de los haces de protones que se disparan corriente abajo. “Con Linac 4, podemos ajustar parámetros adicionales del rayo para poder alimentar el Booster en un proceso sin pérdidas”, agrega Mikulec. «También podemos adaptar la distribución de energía de los haces para que coincida con la aceptación del Booster, mientras que con Linac 2 uno prácticamente solo ajustaba la longitud del haz antes de la inyección». El acelerador más nuevo inyectará partículas en el PS Booster a una energía de 160 MeV, significativamente más alta que la operación de 50 MeV del Linac 2. Esto permite que el Booster a su vez inyecte haces a una energía de 2 GeV en el Proton Synchrotron (PS ), superior al valor anterior de 1,4 GeV.

La fase de puesta en servicio es crucial para el funcionamiento a largo plazo de Linac 4. La calificación del equipo, la optimización de la instrumentación del haz y mucho más solo se puede hacer con el haz en el acelerador. Esta semana, Linac 4 se puso en marcha para que funcione a su máxima energía. “Entre otras cosas, estamos trabajando con ABP para verificar la óptica de la máquina para proporcionar las condiciones óptimas para el punto de inyección del PS Booster”, señala Mikulec.

Los rayos ahora se envían al volcado de rayos dedicado de Linac 4, y a partir de septiembre se enviarán por la línea de inyección hacia el PS Booster antes de estrellarse contra el volcado de rayos ubicado aguas arriba del Booster. El equipo de Linac 4 está de vuelta en pleno funcionamiento y está deseando enviar el rayo al PS Booster el 7 de diciembre.