Земля не такая уж и круглая: как CERN решает геометрические проблемы

CERN успешно испытал датчики и программное обеспечение FRAS (Full Remote Alignment System) на прототипе магнита в преддверии запуска HL-LHC.

С учетом машины длиной в 27 км, компоненты которой должны быть выровнены с точностью до долей миллиметра, специалисты CERN приходят к выводу, что форма Земли влияет на результаты. "Мы не можем считать Землю сферической или плоской. Вся сложность её эллиптической формы становится важной", - отметила Гелен Менод-Дюран из отдела BE-GM, описывая сложности выравнивания магнитов для HL-LHC.

Такие технологические сложности были впервые выявлены при установке и эксплуатации LHC. Однако HL-LHC предъявляет еще более высокие требования. Новая система дистанционного выравнивания HL-LHC, FRAS, успешно прошла первые тесты, демонстрируя свою ключевую роль в обеспечении безопасного выравнивания.

FRAS состоит из тысячи датчиков, распределенных по 200 метрам новых магнитов у детекторов ATLAS и CMS. С их помощью можно дистанционно, в реальном времени, корректировать положение компонентов без вмешательства человека.

Несмотря на то что подобная система уже используется на участке длиной 50 метров, FRAS, охватывающая 200 метров, представляет собой несколько инноваций. Одна из технологий основана на классической емкостной методике, при этом для защиты датчиков от радиации используются кабели длиной 120 метров, подходящие для экстремальных условий.

Кроме того, в систему внедрена новая технология - интерферометрия с прокруткой частоты (FSI), позволяющая измерять расстояние с помощью оптоволокна и специальных отражающих сфер. "Технология FSI разработана внутри CERN на протяжении восьми лет, и многие лаборатории уже проявили к ней интерес", - добавила Менод-Дюран.

После первых успешных испытаний этим летом, FRAS будет протестирована на магнитах HL-LHC в 2024 году, а установка в пещере запланирована на 2027 год во время длительного технического простоя.