Relatório do Acelerador: Superando contratempos, antiprótons retornam enquanto o LHC recupera o brilho luminescente

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6 de junho de 2023

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Por Rende Steerenberg

O Relatório do Acelerador publicado em 10 de maio destacou que a execução da física do antipróton de 2023 foi atrasada em 50 dias (reduzindo a execução para 122 dias em vez dos 172 inicialmente programados) devido a um ímã quebrado na região de injeção do Antiproton Decelerator (AD). Consequentemente, o comissionamento do feixe do AD deveria começar em 12 de junho e a entrega de antiprótons para os experimentos AD-ELENA em 30 de junho.

Após o trabalho árduo de muitos especialistas, a equipe de operações AD recebeu na sexta-feira, 1º de junho, às 11h58 – 12 dias antes do reprogramado – a luz verde do especialista em injeção AD: o feixe poderia ser injetado novamente no anel AD, sinalizando o início do comissionamento da viga. A equipe de operações AD e os especialistas em equipamentos reagendaram suas atividades para se concentrar no comissionamento do feixe AD, a fim de antecipar o início reprogramado da física, reduzindo o número de dias perdidos de física de 50 para cerca de 40. Isso é, obviamente, muito bem-vindo pelos usuários experimentais do AD-ELENA, que aguardam ansiosamente antiprótons de baixa energia para realizar seus experimentos.

O restante da cadeia de injetores do LHC está funcionando bem para o LHC e os experimentos de alvo fixo. No entanto, o LHC sofreu uma queda temporária na produção de luminosidade devido à substituição na semana passada de um módulo de dedo de radiofrequência (RF) na seção da máquina localizada perto do experimento ATLAS (Ponto 1).

No início da noite de quinta-feira, 25 de maio, o feixe do LHC foi despejado durante a aceleração em dois preenchimentos consecutivos. Ambos os despejos de feixe foram acionados por perdas locais lentas* à esquerda do Ponto 1. Investigações de imagens de raios X e estudos de perda de feixe levaram à conclusão de que um dos módulos de dedo de RF em uma seção quente estava aquecendo ou formando arco, degradando o vácuo em naquela área e causando as lentas perdas de feixe local. A produção de luminosidade foi interrompida e, durante o longo fim de semana de Pentecostes, várias equipes intervieram no túnel do LHC para substituir o módulo de dedo RF (com posterior bombeamento a vácuo). Já na manhã de terça-feira, 30 de maio, vigas foram injetadas e circuladas para verificar as condições de vácuo. À noite, um primeiro preenchimento com apenas 700 cachos por feixe, seguido por um segundo preenchimento com 1200 cachos, foi usado para física enquanto também condicionava a área do módulo de dedo de RF recém-instalado. Nos dias seguintes, a intensidade aumentou para 2400 cachos e, em uma segunda etapa, a intensidade por cacho passou de 1,3x1011 para 1,6x1011 prótons por cacho.

Até novo aviso e aguardando maior compreensão da causa da falha do módulo de dedo de RF, a intensidade do grupo será limitada a 1,6x1011 prótons por grupo. Até agora, o LHC está novamente preenchido com o esquema de preenchimento padrão de 2400 feixes com 1,55x1011 prótons por feixe, produzindo cerca de 1 fb-1 por dia. Enquanto escrevo, as luminosidades integradas para ATLAS e CMS são 16 fb-1 cada, o que é cerca de 5 fb-1 abaixo do valor alvo, mas estamos alcançando.

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* "Perdas locais lentas" acontecem quando algumas partículas do feixe se perdem em partes específicas do anel ao interagir com as moléculas de gás no vácuo degradado. Esse processo leva algum tempo antes que o limite para despejar o feixe seja alcançado.