Liverpool Üniversitesi’nin QUASAR Grubundaki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir ışın teşhis cihazı, dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) kullanılmak üzere onaylandı.
Işın Gaz Perdesi (BGC) monitörü olarak bilinen yeni cihaz, modern hızlandırıcı fiziğinin en zorlu zorluklarından birini ele alıyor: çok yüksek enerjili parçacık ışınlarının özelliklerini, onları bozmadan ölçmek.
Artık sürekli çalışma için izin verilmiştir (yılda ~2.000 saat).
BGC monitörü, Üniversitenin Fizik Bölümü ve Cockcroft Enstitüsü’nün bir parçası olan QUASAR Grubu bünyesinde on yılı aşkın bir süre içinde tasarlandı, geliştirildi ve iyileştirildi.
QUASAR Grubu Başkanı Profesör Carsten P. Welsch, neredeyse 20 yıl boyunca teknolojinin geliştirilmesine öncülük etti.
Şöyle dedi: “Bu, işbirliğimiz açısından muazzam bir başarı. Birkaç nesildir doktora öğrencilerimiz tarafından keşfedilen bir konsept olarak başlayan bir cihazın şu anda LHC’nin kalbinde çalıştığını görmek gerçekten ilham verici. Bu, uzun vadeli inovasyonun, ekip çalışmasının ve kararlılığın gücünü gösteriyor.”
Işın Gaz Perdesi nasıl çalışır?
‘da yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme AraştırmasıLiverpool ekibi ve onların GSI ve CERN işbirlikçileri, Işın Gaz Perdesi tekniğini kullanarak LHC’de ilk tam döngülü, invaziv olmayan ışın yayılım ölçümlerini rapor ediyor.
Cihaz, dolaşımdaki proton veya kurşun iyon ışınıyla etkileşime giren ultra ince, süpersonik bir neon gaz tabakası (bir “perde”) oluşturarak çalışıyor. Ortaya çıkan zayıf floresan ışık flaşları, gelişmiş bir optik sistem tarafından yakalanarak, tam hızlanma döngüsü boyunca ışının boyutu ve kalitesi hakkında kesin bilgiler ortaya çıkar.
Özel kalibrasyon süresi gerektiren veya normal çalışmayı kesintiye uğratan mevcut cihazların aksine, BGC, fizik deneyleri devam ederken ışın profilini ve 450 GeV’de LHC’nin en yüksek enerjisi olan 6,8 TeV’ye kadar enjeksiyondan yayılan emisyonu sürekli olarak izleyebilir.
Test etme, entegrasyon ve geleceğe yönelik etki
Sistem CERN’e kurulmadan önce Cockcroft Enstitüsü’nde kapsamlı bir şekilde test edildi. Performansı, hem proton hem de ağır iyon ışınları için yüksek hassasiyetli, invaziv olmayan ölçümler sunarak beklentileri aştı.
Fiziksel İnceleme Araştırması makalesi, sonuçların Işın Senkrotron Radyasyon Teleskobu gibi bağımsız LHC teşhisleri ve ATLAS ve CMS deneylerindeki emisyon taramaları ile yakından uyumlu olduğunu göstermektedir.
QUASAR Grubu Grup Lideri Vekili Dr. Hao Zhang, “Monitörümüzün artık günlük LHC operasyonlarına tamamen entegre olması gerçek bir ‘vay’ anı” dedi. “Bu, vakum uyumluluk çalışmaları ve optik tasarımdan yazılım entegrasyonu ve yerinde devreye almaya kadar yıllar süren gelişimin sonucudur.”
BGC’nin artık LHC’nin ışın enstrümantasyonunun kalıcı bir parçası olarak onaylanmasıyla, İsveç’teki Avrupa Spallasyon Kaynağı, ABD’deki Elektron İyon Çarpıştırıcısı ve hatta tıbbi hızlandırıcı uygulamaları da dahil olmak üzere diğer büyük araştırma tesislerinde benzer sistemlerin önünü açıyor.
Profesör Welsch, “Bu başarı, üniversite temelli inovasyonun, dünyanın en büyük bilimsel araçlarının çalışmasını sağlayan araçları nasıl doğrudan şekillendirebileceğini gösteriyor” diye ekledi. “Bu, Liverpool ve bu olağanüstü yolculuğa katkıda bulunan tüm öğrenciler ve araştırmacılar için çok gurur verici bir an.”
