Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Rekordowe tesle. Nowy magnes dla akceleratorów cząstek wygenerował 14,5 tesli

Recommended Posts

Specjaliści z Fermilab stworzyli najpotężniejszy na świecie magnes do akceleratorów cząstek. Magnes pozwala na wygenerowanie pola magnetycznego o indukcji 14,5 tesli. Poprzedni rekord wynosił 14,1 tesli i również został ustanowiony w Fermilab.

Obecne osiągnięcie to niezwykle ważny krok dla budowy przyszłych akceleratorów cząstek. Bez silniejszych magnesów nie powstaną bowiem przyszłe akceleratory, takie jak proponowany przez CERN 100-kilometrowy Future Circural Collider (FCC). O ile bowiem Wielki Zderzacz Hadronów wykorzystuje magnesy generujące pole 7,8 tesli, to w FCC naukowcy będą potrzebowali nawet 16 tesli.

Naszym kolejnym celem jest przekroczenie poziomu15 tesli i zwiększenie maksymalnej siły pola naszych magnesów do 17 tesli albo i więcej. To znakomicie zwiększy wydajność magnesów i zoptymalizuje koszty, mów Alexander Zlobin, który stoi na czele grupy pracującej nad magnesami. Osiągnięcie wyznaczonych przez nas celów położy silne podwaliny pod przyszłe akceleratory cząstek, dodaje uczony.

W akceleratorach magnesy są używane do kontrolowania wiązki cząstek poruszających się niemal z prędkością światła. Im silniejszy magnes tym łatwiej wiązkę kontrolować.

Warto zauważyć, że Fermilab znacząco przyspieszyło postęp w dziedzinie magnesów. Prace nad przekroczeniem granicy 14 tesli trwały przez kilkanaście lat. W 2011 roku w Lawrence Berkeley National Laboratory osiągnięto 13,8 tesli. Rekord ten utrzymał się do 2019 roku, kiedy to w Fermilab osiągnięto 14,1 tesli. Wystarczył rok, by osiągnąć 14,5 tesli.

Tworzenie coraz silniejszych magnesów to konieczność, jeśli chcemy mieć coraz doskonalsze akceleratory. Nie jest to jednak łatwe zadanie. Problem nie tylko w samej technologii, ale też w konieczności opracowywania nowych materiałów. W Wielkim Zderzaczu Hadronów pracują magnesy niobowo-tytanowe. Nie są one w stanie wytrzymać napięcia prądu elektrycznego potrzebnego do wygenerowania 15 tesli. Z odpowiednimi napięciami mogą pracować magnesy niobowo-cynowe, jednak ą one bardzo kruche i mogą rozsypać się pod wpływem działających na nie sił.

Dlatego w Fermilab już podczas bicia poprzedniego rekordu stworzono specjalną architekturę magnesu, która go wzmacnia i pozwala przetrzymać ściskające i rozciągające go siły. Dziesiątki przewodów o okrągłym przekroju zostało skręconych w odpowiedni sposób, by uzyskane przewody spełniały specyficzne wymagania elektryczne i mechaniczne. Po utworzeniu z kabli zwojów całość była podgrzewana przez dwa tygodnie w temperaturach sięgających niemal 650 stopni Celsjusza, co nadało materiałowi właściwości nadprzewodzące. Następnie zwoje zostały zamknięte w żelaznych obejmach zamkniętych aluminiowymi klamrami, na co nałożono powłokę ochronną z nierdzewnej stali, która ma ochronić zwoje przed ich deformacją.

I to właśnie magnesy niobowo-cynowe mają pozwolić na osiągnięcie 17 tesli. Zlobin nie wyklucza, że w przyszłości, dzięki nowym materiałom, uda się wygenerować nawet 20 tesli.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mam nadzieję Jarku, że rozumiesz taki termin jak "multi-shot". Takie pierdoły może dobrze robią przy rozwolnieniu, ale nie w tym o czym jest mowa, czyli w akceleratorach. :)

Biorąc w obronę Mariusza zacytuję pierwsze zdanie (przeczytaj powoli, ze zrozumieniem ;)):

4 godziny temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Specjaliści z Fermilab stworzyli najpotężniejszy na świecie magnes do akceleratorów cząstek.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Multi-shot" brzmi jak "pulsed" (?) ale nie znam się - tylko przesłałem obecnie rekordowe w kategoriach stałego i "pulsed".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znajdź dobrego pracodawcę i pracuj w dziedzinie, która Cię motywuje, radzi Walter Orthmann, który niedawno pobił swój własny rekord długości pracy zawodowej w jednej firmie. Pan Orthmann wie, co mówi. Od 84 lat pracuje w przedsiębiorstwie produkującej tekstylia, ReneauxView. Niedawno skończył 100 lat i ani myśli udać się na emeryturę.
      Walter urodził się 19 kwietnia 1922 roku w miasteczku Brusque w Brazylii, licznie zamieszkanym przez emigrantów z Niemiec. Gdy miał 14 lat matka powiedziała mu, że jako najstarszy z 5 synów powinien wspomóc rodzinę i znaleźć pracę. Dzięki świetnej znajomości niemieckiego nie miał problemów ze znalezieniem zajęcia. Dnia 17 stycznia 1938 roku rozpoczął pracę w dziale logistyki firmy Industrias Renaux S.A. Z entuzjazmem uczył się nowych rzeczy, był zaangażowanym pracownikiem. Bardzo szybko przeniesiono go do działu sprzedaży. Okazało się to strzałem w dziesiątkę. Walter bardzo lubił kontakt z klientami. I szybko zaczął odnosić pierwsze sukcesy. Pojechałem do São Paulo i w czasie krótszym niż tydzień przywiozłem zamówienia na całą trzymiesięczną produkcję firmy, wspomina. W latach 50. jeździł już po całym kraju, zbierając zamówienia na firmowe produkty. Wtedy też został awansowany na stanowisko dyrektora ds. sprzedaży, które piastuje do dzisiaj.
      W czasie imponującej 84-letniej kariery odbierał pensję w 9 walutach. Tyle razy bowiem przeprowadzano w Brazylii denominację. Gdy rozpoczynał pracę walutą obowiązującą od niemal 120 był real. Wkrótce jednak wymieniono go na cruzeiro w stosunku 1000:1. Później były kolejne cruzeiro novo i cruzeiro, a obecnie znowu – od 1994 roku – pobiera pensję w realach.
      Mimo swoich 100 lat Walter cieszy się dobrym zdrowiem, pamięcią i jasnością umysłu. Bardzo ceni sobie rutynę. Każdego dnia budzi się, ćwiczy, przygotowuje do pracy i idzie do swojego ulubionego miejsca – biura. Nie planuję zbyt wiele. Nie dbam zbytnio o jutro. Liczy się tu i teraz. Więc... do roboty!, mówi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Fermi National Accelerator Laboratory (Fermi Lab), jednej z najbardziej zasłużonych instytucji dla rozwoju fizyki cząstek, trwa właśnie budowa ostatniego z wielkich detektorów, który ma badać neutrino i szukać dowodów na istnienie fizyki poza Modelem Standardowym. Zespół detektorów powstaje w ramach Short-Baselina Neutrino Program.
      Projekt składa się ze źródła neutrin i trzech detektorów ustawionych w linii prostej. Short-Baseline Near Detector (SBND), którego budowa właśnie się rozpoczęła, znajdzie się 110 metrów za obszarem, w którym strumień protonów będzie uderzał w cel, generując strumień neutrin mionowych. W odległości 360 metrów za SBND znajduje się MicroBooNE. Urządzenie to rozpoczęło pracę już w 2015 roku. Za MicroBooNE, w odległości 130 metrów, stoi zaś ICARUS, który rozpocznie pracę jeszcze tej jesieni.
      Podróżujące przez przestrzeń neutrino podlega oscylacjom, zmienia się pomiędzy trzema różnymi rodzajami: neutrinem mionowym, taonowym i elektronowym. I właśnie te oscylacje mają badać SBND, MicroBooNE i ICARUS. Jeśli okazałoby się, że istnieje czwarty rodzaj neutrin lub też badane neutrina zachowywałyby się w inny sposób, niż obecnie się przewiduje, detektory powinny to wykryć i być może fizyka wyjdzie poza Model Standardowy.
      Czujniki detektora SBND będą zawieszone w zbiorniku z płynnym argonem. Gdy neutrino trafi do zbiornika i zderzy się z atomem argonu, powstaną liczne cząstki oraz światło. Zostaną one zarejestrowane przez czujniki, a analizy sygnałów pozwolą fizykom na precyzyjne odtworzenie trajektorii wszystkich cząstek powstałych w wyniku kolizji. Zobaczymy obraz, który pokaże nam olbrzymią liczbę szczegółów w bardzo małej kali. W porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami otworzy nam się naprawdę nowe spektrum możliwości, mówi Anne Schukraft, koordynatorka techniczna projektu.
      Wewnątrz SBND znajdą się trzy wielkie elektrody. Dwie anody i katoda. Każda z nich będzie mierzyła 5x4 metry. Natężenie pola elektrycznego pomiędzy katodą a każdą z anod wyniesie 500 V/cm. Anody zostaną umieszczone na przeciwnych ścianach pomieszczenia w kształcie sześcianu. Będą one przechwytywały elektrony, a znajdujące się za nimi czujniki będą rejestrowały fotony. W środku detektora umieszczona zostanie folia spełniająca rolę katody. Zamontowano ją pod koniec lipca, a w najbliższych dniach ma zostać ukończony montaż pierwszej anody.
      Całość, gdy zostanie ukończona, będzie ważył ponad 100 ton i zostanie wypełniona argonem o temperaturze -190 stopni Celsjusza. Komora będzie znajdowała się w stalowym kriostacie o izolowanych ścianach, którego zadaniem będzie utrzymanie niskiej temperatury wewnątrz. Skomplikowany system rur będzie ciągle filtrował argon, by utrzymać go w czystości.
      SBND to przedsięwzięcie międzynarodowe. Poszczególne elementy systemy powstają w wielu krajach, przede wszystkim w USA, Wielkiej Brytanii, Brazylii i Szwajcarii. Schukraft przewiduje, że nowy detektor ruszy na początku 2023 roku.
      Gdy prace nad SBND się zakończą, detektor będzie pracował razem z MicroBooNE i ICARUSEM. Naukowcy chcą przede wszystkim poszukać dowodów na istnienie neutrina sterylnego, cząstki, która nie wchodzi w interakcje z oddziaływaniami słabymi. Już wcześniej, podczas eksperymentów prowadzonych w Liquid Scintillator Neutrino Detector w Los Alamos National Lab i MiniBooNE w Fermilab odkryto sygnały, które mogą wskazywać na istnienie takiej cząstki.
      Pomysł polega na tym, by umieścić detektor naprawdę blisko źródła neutrin, w nadziei, że uda się złapać ten typ neutrina. Następnie jest kolejny detektor, a dalej jeszcze jeden. Mamy nadzieję, że zobaczymy oscylacje sterylnego neutrina, wyjaśnia Rober Acciarri, współdyrektor prac nad budową detektorów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wczoraj w Syrakuzach na południu Sycylii być może padł europejski rekord temperatury. Termometry pokazały 48,8 stopnia Celsjusza. Tym samy pobity został rekord z Aten z 1977 roku. Pomiar obecnie zarejestrowanej najwyższej temperatury musi jeszcze zostać zweryfikowany przez Światową Organizację Meteorologiczną. Przypomnijmy, że niedawno zaakceptowała ona jeden, a odrzuciła inny, pomiar rekordu temperatury w Antarktyce.
      Burmistrz Syrakuz, Francesco Italia mówi, że rekordowo wysoka temperatura go martwi, gdyż "pomaga podpalaczom. Jesteśmy zdruzgotani ostatnimi pożarami, a nasz ekosystem należy do najbogatszych i najcenniejszych w Europie". Burmistrz dodał, że w terenie działają strażnicy leśni oraz ochotnicy z Obrony Cywilnej, którzy patrolują okolice i dostarczają wodę osobom starszym i dzieciom znajdującym się w miejscach publicznych.
      Okolice są obecnie wymarłe, ludzie schronili się przed upałem, a prywatne termometry pokazują temperatury przekraczające 50 stopni Celsjusza. Burmistrz Italia mówi, że upały i niemożność pracy na zewnątrz wpłyną negatywnie na lokalną gospodarkę, przede wszystkim na rolnictwo.
      Na razie nie wiadomo, czy temperatura na Sycylii rzeczywiście pobiła europejski rekord. Pułkownik Guido Guidi ze Służby Meteorologicznej Sił Powietrznych mówi, że ich sieć pomiarowa nie wykazała tak wysokich temperatur. Obecnie najwyższą temperaturę, 44,4 stopnia, zanotowaliśmy w Sigonelli, stwierdził.
      Na Sycylii działa kilka różnych sieci pomiarowych. Ta, która wskazała 48,8 stopnia Celsjusza, należy do Sycylijskiej Służby Agrometeorologicznej. Dane są automatycznie przekazywane przez stacje pomiarowe i nie podlegają żadnej weryfikacji, zatem nie można wykluczyć błędnego działania czujników. Ostatnie słowo będzie należało do Światowej Organizacji Meteorologicznej, która szczegółowo sprawdzi, jak pomiar został dokonany.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po dziesięciu latach prac projektowych i produkcyjnych firma General Atomics jest gotowa do dostarczenia pierwszego modułu Central Solenoid, jednego z najpotężniejszych magnesów na świecie. Będzie on centralnym elementem ITER. Ten reaktor fuzyjny, który ma produkować energię metodą fuzji jądrowej – tak jak powstaje ona w Słońcu – jest budowany we Francji przez 35 krajów. Central Solenoid, największy z magnesów ITER to główny wkład USA w instalację.
      Potężny magnes będzie składał się z sześciu modułów. Jego wysokość sięgnie 18, a szerokość 4,25 metrów. Będzie ważył 1000 ton. Jego zadaniem będzie indukowanie pola magnetycznego, które pomoże kontrolować plazmę ITER.
      Central Solenoid będzie naprawdę potężny. Generowane przezeń pole magnetyczne o mocy 13 tesli będzie 280 000 razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi. Byłoby ono w stanie unieść lotniskowiec na wysokość 2 metrów. Struktury podtrzymujące to wielkie urządzenie będą musiały wytrzymać siły dwukrotnie przekraczające ciąg promu kosmicznego.
      General Atomics zakończył w bieżącym roku testy pierwszego modułu Central Solenoid. W ciągu najbliższych dni zostanie on załadowany na specjalną ciężarówkę, przewieziony do Houston, skąd popłynie do Francji.
      To jeden z największych, najbardziej złożonych i najbardziej wymagających projektów związanych z magnesami, jaki kiedykolwiek został podjęty. To najważniejsze przedsięwzięcie naszych karier, stwierdził John Smith, dyrektor GA ds. inżynieryjnych i projektowych.
      Nad projektem i produkcją magnesów czuwają specjaliści z Oak Ridge National Laboratory, w którym siedzibę ma US ITER. Pozostałych pięć dodatkowych modułów Central Solenoid, plus jeden zapasowy, są na różnym etapie tworzenia. Moduł 2. ma trafić do Francji już w sierpniu.
      ITER to największy z prowadzonych projektów prac nad uzyskaniem energii fuzyjnej. Bierze w nim udział 35 krajów. Zgodnie z umową z 2006 roku każdy członek ITER w równej mierze skorzysta z technologii opracowanych przy projekcie. Różne kraje finansują go jednak w różnym stopniu. Stany Zjednoczone finansują około 9% kosztów budowy.
      ITER to najbardziej złożony projekt współpracy naukowej w historii, mówi dyrektor ITER Organization, doktor Bernard Bigot. Od 10 lat na trzech kontynentach tworzone są komponenty, których nigdy wcześniej nie budowano. Bez globalnej współpracy ITER nie mógłby powstać. Jednak dzięki niej, każdy z zespołów korzysta z doświadczeń innych.
      Na wspólnym projekcie korzystają również poszczególne kraje. Wiele z nich prowadzi też własne badania nad fuzją jądrową. Pracując nad ITER rozwijają własny przemysł, naukę, zapewniają miejsca pracy wysoko wykwalifikowanej kadrze.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Akceleratory plazmowe, jako że są znacznie mniejsze od wielokilometrowej długości współczesnych akceleratorów cząstek, uważane są za obiecującą technologię przyszłości. Teraz międzynarodowy zespół naukowy dokonał ważnego kroku w kierunku kolejnych udoskonaleń akceleratorów plazmowych. Naukowcom po raz pierwszy udało się połączyć dwie różne technologie i stworzyć hybrydowy akcelerator plazmowy. W przyszłości może stać się to też podstawą do stworzenia niezwykle jasnych źródeł promieniowania rentgenowskiego.
      W konwencjonalnych akceleratorach fale radiowe o dużej mocy są emitowane do rezonatorów. Cząstki, które mają być przyspieszane, ślizgają się po tych falach jak surferzy. Jednak technologia taka ma swoje ograniczenia. Zbyt potężne fale radiowe zwiększają ryzyko pojawienia się wyładowań elektrycznych, które mogą uszkodzić akcelerator. Aby więc uzyskać wysokie energie, łączy się rezonatory w całe serie, co powoduje, że akcelerator może mieć wiele kilometrów długości.
      Dlatego też naukowcy pracują nad akceleratorami plazmowymi. W akceleratorach takich plazma jest ostrzeliwana krótkimi i bardzo intensywnymi impulsami laserowymi. Taki impuls powoduje pojawienie się w plazmie zmiennego pola elektrycznego, które na krótkim dystansie nadaje elektronom olbrzymie przyspieszenie.  W teorii oznacza to, że akcelerator plazmowy może mieć długość zaledwie kilku metrów.
      To właśnie miniaturyzacja jest przyczyną, dla której koncepcja ta jest tak atrakcyjna. Mamy nadzieję, że w przyszłości nawet małe laboratorium uniwersyteckie będzie mogło posiadać potężny akcelerator cząstek, mówi Arie Irman z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
      Istnieje jednak alternatywne rozwiązanie, w którym zamiast światła lasera wykorzystuje się elektrony przyspieszone do wysokich energii. Ta metoda ma dwie zalety w porównaniu z akceleratorem plazmowym z laserem. Po pierwsze, za jej pomocą powinno być możliwe uzyskanie większych energii, po drugie zaś, przyspieszone elektrony powinny być łatwiejsze w kontrolowaniu.
      Problemem jest tutaj fakt, że obecnie potrzebujemy dużych akceleratorów, by uzyskać odpowiedni strumień elektronów, którymi wzbudzamy plazmę, mówi jeden z głównych autorów badań Thomas Kurz z HZDR. Na przykład wykorzystywany podczas eksperymentów akcelerator FLASH z DESY w Hamburgu liczy sobie około 100 metrów.
      Zadaliśmy sobie pytanie, czy możemy zbudować bardziej kompaktowy akcelerator elektronów wzbudzających plazmę, stwierdził inny główny autor badań, Thomas Heinemann ze szkockiego Univeristy of Strathclyde. Wpadliśmy na pomysł, by zastąpić konwencjonalny akcelerator akceleratorem plazmowym z laserem.
      Uczeni zaprojektowali więc eksperyment. Wykorzystali w nim laser DRACO, którego impulsami traktowali mieszaninę helu i azotu, tworząc szybkie strumienie elektronów. Strumienie te przechodziły przez metalową folię do następnego segmentu. Folia odbijała światło lasera, uniemożliwiając mu dalszą drogę. W drugim segmencie znajdowała się mieszanina wodoru i helu, w którą trafiały rozpędzone elektrony z pierwszego segmentu. Wodór i hel były wcześniej jonizowane za pomocą słabych impulsów laserowych. Dzięki temu, po trafieniu w nie elektronów z pierwszego segmentu, dochodziło do olbrzymiego przyspieszenia elektronów z wodoru i helu. Zyskiwały one olbrzymią energię na przestrzeni zaledwie kilku milimetrów.
      Nasz hybrydowy akcelerator ma mniej niż 1 centymetr długości, mówi Kurz. Sekcja ostatecznie rozpędzająca elektrony ma tylko 1 milimetr długości i na tej przestrzeni uzyskujemy niemal prędkość światła, dodaje.
      Przed autorami badań jeszcze sporo przeszkód do pokonania. Jednak już teraz mówią oni, że w przyszłości na akceleratory cząstek będą sobie mogły pozwolić naprawdę małe laboratoria, a ich eksperymenty pozwolą na udoskonalenie laserów na swobodnych elektronach (FEL) i uzyskanie niezwykle jasnego źródła promieni X.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...