Thread by @f_ronchetti

1/ Guida rapida per decodificare le informazioni che vedrete domani durante la diretta delle le prime collisioni protone-protone a 13.6 TeV. L’acceleratore #LHC segue delle fasi, ogni fase è definita da due parametri: ACCELERATOR MODE e BEAM MODE. #LHCRun3 #CERN

2/ L’ACCELERATOR MODE indica lo stato generale della macchina. Per esempio negli ultimi 2 anni è stato SHUTDOWN perché l’acceleratore era in manutenzione. Un'altra modalità è quella di MACHINE DEVELOPMENT usata dagli operatori di LHC per i loro studi di performance.

3/ Domani l’ACCELERATOR MODE sarà PROTON PHYSICS ossia nella modalità di produzione di collisioni stabili protone-protone. I controlli di LHC sono estremamente complessi in queste settimane il lavoro è stato proprio quelli di trovare le importazioni giuste per PROTON PHYSICS!

4/ Una volta impostato LHC in PROTON PHYSICS l’acceleratore attraversa una serie di stati (BEAM MODES) in cui le impostazioni si susseguono iniziando dall’iniezione dei fasci di protoni, accelerazione, ricerca delle collisioni e infine il DUMP (spegnimento o scaricamento).

5/ Il primo BEAM MODE è SETUP: se domani vi collegate alla Pagina 1 di LHC op-webtools.web.cern.ch/Vistar/vistars… vedrete il banner PROTON PHYSICS: SETUP
che indica che l’acceleratore si prepara a circolare i fasci.

6/ Successivamente si passa in INJECTION PROBE BEAM: ora vengono iniettati in LHC solo dei pacchetti sonda con intensità di carica fino a 100 volte più bassa rispetto ai pacchetti nominali. Le sonde servono a verificare che non ci siano sorprese sul percorso (orbita) dei protoni.

7/ PROTON PHYSICS: INJECTION PHYSICS BEAM. Espulse le sonde, si inizia ad iniettare pacchetti nominai. Ogni pacchetto contiene 100 miliardi di protoni. Domani verranno iniettati solo 3 pacchetti per ogni fascio e ci saranno 2 pacchetti collidenti in ogni esperimento.

8/ PROTON PHYSICS: RAMP. È la fase di accelerazione vera e propria. Le cavità a radiofrequenza iniziano a trasferire, in modo sincrono, energia ai protoni circolanti. A ogni giro, i protoni vengono “spinti” al momento giusto, un po’ come si spingono i bambini sull’altalena.

9/ PROTON PHYSICS: FLAT TOP. Durante l'accelerazione, i protoni acquistano energia cinetica a ogni giro: corrispondentemente la corrente nei magneti superconduttori che li tengono vincolati alla loro orbita deve aumentare. FLAT TOP indica che la massima corrente è raggiunta.

10/ A questo punto i protoni circolano in direzioni opposte al 99.999999% di c (velocità della luce). Per la relatività ristretta accelerare aumenta l’energia cinetica ma non molto la velocità (c non può essere superata). I protoni sono ora pacchetti di pure energia cinetica.

11/ SQUEEZE. Per la meccanica quantistica, la dinamica dei fasci di particelle segue leggi simili a quelle dell’ottica. Al posto di lenti gli acceleratori usano magneti per focalizzare i fasci nei punti di interazione: maggiore la focalizzazione maggiore il tasso di collisione.

12/ ADJUST. In questa fase i protoni circolano in direzioni opposte alla massima energia ma ancora non collidono (non si incrociano) essendo mantenuti separati da appositi “fermi” magnetici. Rimossi i fermi, i fasci iniziano a collidere e il tasso di collisione viene ottimizzato.

13/ STABLE BEAMS. Ora vengono prodotti di eventi di fisica. L’ acceleratore viene affidato al “pilota automatico” che mantiene il tasso di collisioni costante fino a quando possibile. Questa fase può durare molte ore in cui i dati vengono raccolti in condizioni controllate.

14/ DUMP. Il DUMP o scaricamento avviene perché i fasci circolanti sono “esauriti”. Dopo molte ore, la loro sezione si allarga eccessivamente e non producono più collisioni a un tasso soddisfacente per cui conviene estrarli e iniettare di nuovo per ripartire con un nuovo ciclo.

15/ Tutte queste fasi verranno attraversate e illustrate domani durante la diretta sui canali social del #CERN. #LHC ha anche una pagina dove ogni stato e azione dell’acceleratore viene annunciata da una voce sintetica. A domani!!!
announcer.web.cern.ch/announcer