LHC-Bericht: Der Schalter wurde umgelegt und die Strahlen wurden abgeladen

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Wir blicken auf ein aufregendes Jahr für den LHC und seinen Injektorkomplex zurück

7. Dezember 2022

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Von Rende Steerenberg

Am Montag, dem 28. November, um 6 Uhr morgens legte der verantwortliche LHC-Ingenieur den Schalter um und die letzten Protonenstrahlen des Jahres 2022 machten eine letzte Runde um den LHC, bevor sie in die dafür vorgesehenen Strahldeponien entsorgt wurden. Dies markierte das Ende des ersten von vier Jahren von Lauf 3 und den Beginn des technischen Stopps zum Jahresende (YETS), nur 21 Wochen nach der allerersten Kollision bei 6,8 TeV pro Strahl.

2022 war zweifellos ein Jahr der Inbetriebnahme: Unsere Teams stießen auf Probleme im Zusammenhang mit Long Shutdown 2 (LS2)-Updates sowie auf Einschränkungen der Strahlintensität aufgrund der Hitzebelastung, insbesondere in Sektor 7-8. Glücklicherweise wurden diese Probleme effektiv angegangen und alternative Strahlschemata wurden getestet und verwendet, um die Einschränkungen zu überwinden.

Alles in allem übertrafen die Leistung der Maschine und des Strahls die ursprünglichen Erwartungen. Die integrierte Leuchtkraftvorhersage für 2022 betrug 25 fb-1, basierend auf einem Strahlverfügbarkeitsfaktor von 30 %, was den Durchschnittswerten der Inbetriebnahmejahre entspricht. Tatsächlich lag der Strahlverfügbarkeitsfaktor für einen Großteil des Physiklaufs näher bei 50 %, trotz zweier längerer Stopps im Mai und August–September und des längeren YETS, das aufgrund der weltweiten Energiekrise um zwei Wochen vorgezogen wurde. Zusammen mit der guten Strahlleistung führte diese Verfügbarkeit zur Lieferung von 40 fb-1 sowohl für ATLAS als auch für CMS. Allerdings wurde der Ende des Jahres geplante vierwöchige Vorlauf zu Gunsten der Protonenphysik abgesagt.

Ohne die beträchtliche Flexibilität und gute Leistung des Injektorkomplexes, der am 28. November 2022 sein zweites Jahr von Run 3 (bereits!) abschloss, hätte der LHC diese beeindruckende Anzahl an Kollisionen nicht erreicht. Die Injektoren profitieren von den Vorteilen des LHC-Injektors Das während LS2 durchgeführte Upgrade und die Intensitätssteigerung in Richtung der HL-LHC-Strahlparameter haben in den letzten Monaten lobenswerte Fortschritte gemacht – der PS und sein Booster haben diese Parameter tatsächlich bereits im Jahr 2022 erreicht.

Neben der Versorgung des LHC mit Protonen dienten die Injektoren erneut den umfangreichen und vielfältigen Festzielphysikprogrammen von ISOLDE, der East Area, der n_TOF-Einrichtung, der Antiprotonenfabrik, AWAKE, HiRadMat und der North Area. Beispielsweise lieferte das SPS eine Rekordmenge von 2,3 x 1019 Protonen an den Nordbereich und verbesserte gleichzeitig die Qualität des Strahlaustritts, wie von den Benutzern gewünscht.

Obwohl der Bleiionen-Lauf am LHC abgebrochen wurde, konnten Bleiionen erfolgreich für einen zweiwöchigen Physiklauf in den Nordbereich eingespeist werden (vorher vier Wochen). Darüber hinaus wurde die Inbetriebnahme des Slip-Stacked-LHC-Ionenstrahls im SPS abgeschlossen, und LHC-Experimente registrierten einige Blei-Blei-Kollisionen im Rahmen eines zweitägigen Bleiionentestlaufs im November, bei dem Slip-Stacked-Bündel auftraten gespritzt.

Anstelle von Partikeln flitzen heute Techniker und Ingenieure durch die Tunnel, um sicherzustellen, dass der Beschleunigerkomplex ordnungsgemäß gewartet wird, und um ihn auf 2023 vorzubereiten – ein weiteres Jahr mit hoffentlich effizientem Betrieb und vielversprechender Datenerfassung.