Was ist eine LHC-Füllung?

Eine einzelne LHC-Füllung hat ungefähr die folgenden Schritte:

• Eine Dosis Protonen tritt in den Beschleunigerkomplex ein
• Protonen werden durch die Kette (Linac, PSB, PS, SPS, LHC) auf die maximale Energie beschleunigt
• Protonen werden im LHC-Ring gehalten, um an den Wechselwirkungspunkten zu kollidieren
• Nach einiger Zeit (1-35 Stunden) wird der Protonenstrahl abgeladen: er verlässt den Ring

Die Dauer einer Füllung kann stark variieren. Einige Füllungen können aufgrund technischer Probleme vorzeitig enden. Informationen zu verschiedenen Füllungen finden Sie hier . Wenn die Maschine für die nächste Befüllung bereit ist, wird der Vorgang wiederholt. Manchmal finden zwischen den Füllungen andere Aktivitäten im LHC statt (kurze technische Pausen). Hier können Sie den aktuellen Status in Echtzeit überprüfen .

Eine Füllung besteht typischerweise aus$10^{14}$Protonen, gruppiert in Bündeln, die den Protonenstrahl bilden . Während einer Füllung gibt es ungefähr 600 Millionen Kollisionen pro Sekunde , das heißt$10^{12}$Kollisionen pro Stunde. Unten sehen Sie ein Zeitdiagramm einer typischen Füllung: Die Injektion erfolgte gegen 2 Uhr morgens, der Strahl wurde kurz nach 15 Uhr abgeworfen. Die Energie pro Proton betrug 6,5 GeV, die Strahlintensität nahm aufgrund von Kollisionsverlusten allmählich ab.

LHC Run besteht aus vielen Füllungen. Ein Lauf ist entweder eine einjährige LHC-Arbeitsspanne oder wird manchmal als ein Zeitraum von mehreren Jahren oder ein Betrieb ohne größere Unterbrechungen verstanden: Im Moment befinden wir uns mitten in Lauf 2 , der 2015 begann .

Eine "Füllung" ist überraschend schwer zu definieren. Die beste Definition, die ich gefunden habe, ist, dass es nur eine Zahl ist, die die LHC-Operatoren um 1 erhöhen können. Sie können es sich als Lesezeichen vorstellen, um auf einen Aktivitätszeitraum hinzuweisen.

Der Begriff wird am häufigsten verwendet, um sich auf ein diskretes Zeitintervall zu beziehen, das einen Zeitraum enthält, in dem der Strahl "voll" ist (dh die Strahlen wurden gemäß dem gewünschten Füllschema erfolgreich eingeschossen).

Eine typische "Physikfüllung" in Bezug auf Maschinenmodi ist "Injektion" → "Rampe" → "Flat Top" → "Squeeze" → "Adjust" → "Stable Beams" → "Dump" → "Ramp Down". Die Füllzahl wird dann vor der nächsten Injektion geändert.

Allerdings gibt es hiervon viele Ausnahmen. Eine Füllung muss keine Rampe enthalten: Sie kann bei Injektionsenergie bleiben. Während einer Füllung kann es zu einer beliebigen Anzahl von Strahlabwürfen kommen, insbesondere bei der Injektion und während "Inject and Dump"-Füllungen. Es gibt sogar Füllungen ganz ohne Balken!

Das Wort „Run“ wird für den LHC und die Experimente sehr unterschiedlich verwendet. Für den LHC ist ein „Lauf“ ein Zeitraum zwischen „langen Abschaltungen“. Lauf 1 war 2010 bis Anfang 2013, Lauf 2 war 2015 bis 2018 usw . Es gibt Tausende von LHC-Füllungen in einem LHC-Lauf.

Für die Experimente ist ein "Lauf" ein diskretes Intervall der Datenaufnahme. Normalerweise treten Laufänderungen auf, wenn sich etwas am Detektor selbst ändert, z. B. die Triggerkonfiguration oder ein Subdetektor aktiviert/deaktiviert wird. Es kann sogar einen Timer geben, der nach einer vorgeschriebenen Zeit wechselt (dies ist beim LHCb sicherlich der Fall). Es kann viele Läufe pro Füllung geben, oder Läufe können unabhängig von Füllungen auftreten, insbesondere wenn kein Strahl vorhanden ist oder sich der LHC in der "Maschinenentwicklung" befindet.