Как ускоряются протончики в немаленьком адронном коллайдере уже где только не описано.
Сидя на своем рабочем стуле можно даже поиграть в игру ускорительщика
На периметре 27-километрового кольца БАКа эта точка называется Point 4. В ней находится прямолинейная секция ускорителя, на которой установлены ускоряющие резонаторы и куча всяких устройств по наблюдению за пучками протонов и снятию их характеристик (положение, форма, интенсивность и тп).
Поинт 4 в длину имеет всего около 200 метров (на глубине около 130 м), отделен от всего остального кольца желтым непролазным забором, и сюда надо получать отдельный доступ.
Да, большущий андронный колайдер по сути - это всего эти две трубки с вакуумом, обычно заключенные в массивные свехпроводящие трубы магнитов (на которые любит глядеть пресса и туристы, см. первую фотку). В этих трубах гоняются пучки протонов с очень большой энергией, и эти трубки иногда пересекаются в местах под названием "детекторы" (или "эксперименты") для сталкивания протонов - собственно, отсюда и название "коллайдер".
В каждом пучке содержится 10 в 9-й степени протонов, кольцо БАКа рассчитано на 2808 пучков, каждый в длину 10 см и ширину пол мм. За секунду каждый пучек пролетает 27 км окружность кольца 11 тысяч раз и на каждое пересечение двух пучков происходит примерно 20 (всего !) столкновений.
В тот день БАК остановили именно для нашей группы на полдня - один из датчиков положения поломался и стал снимать слишком мощный сигнал - более чем в 200 вольт (с номиналом в 150). И меня взяли посомтреть на процесс замены, а так же, чтобы соблюсти "правило двух человек" (two-man rule) которое применяется к абсолютно всем видам работы в ускорительных тоннелях и экспериментальных зонах.
По ходу дела, все действия записываются
Кроме наших датчиков положения (beam position monitors, bpm), на прямой секции навешаны другие важные девайсы (к сожалению, я понятия не имею, как они могут называться на великом и могучем). Например, beam transformers, которые снимают интенсивность пучка. Бумажка с картинкой тостера означает, что эту секцию нельзя нагревать выше температурв 60 градусов, иначе вся электроника испечется. Секции ускорителя периодически нагревают для того, чтобы выгнать молекулы воздуха из труб, при столкновении с которыми протонный пучок терпит потери - в трубе должен быть идеальный вакуум.
Вакуумный шлюз
Ионный вакуумный насос (ion pump)
Полосковый датчик положения (stripline bpm для определения продольной формы пучка)
Schottky monitor (так же для определения продольной формы пучка и положения)
Не знаю, что это за датчики, но говорят, что вакуумные.
Андулятор (undulator) - специальный магнит. который засавляет пучек протонов колебаться и испускать синхротронное излучение (по которому можно определить поперечную форму пучка).
Электрический переходник из "теплых" условий в "холодные" (криогенные) для тока очень большой силы. В "теплых" условиях - это медный провод толщиной с мою руку, в "холодных" же достаточно проволочки.
Те самые "тёплые" медные провода на потолке
Перейдем в ускорительную секцию с резонаторами. Этот знак на входе не означает "Не спать" или "Бомжи", а означает "Asphyxation hazard", т.е. это криогенная зона где можно задохнуться, если произойдет утечка жидкого гелия.
Знакомьтесь: ускоряющие резонаторы, которые похожи на подлодки капитана Немо.
Всё аккуратно подвешено и помечено
Параллельно тоннелю БАКа в точке 4 прорыт еще один коротенький тоннельчик, тоже метров 200 в длину - "галерея" (gallery), в которой стоят шкафы со считывающей электроникой. которая затем передает обработанные сигналы на поверхность.
Где-то здесь сидит бяка
Нашли, починили и наверх
Пока я ронял любопытные слюни и лазил с фотоаппаратом под желтым забором, разделяющим поинт 4 и остальной тоннель (см. фотка 2), я каким-то образом активировал сенсор, который послал сигнал о несанкционированной попытке открыть дверь в этом заборе. Несмотря на то, что нас в тот день во всем кольце работало всего 4 конкретных человека, и было очевидно, что это фолс-аларм, после нашего выхода операторы вынуждены были послать в тоннель патруль для проверки. Это означало задержку в запуске БАКа еще как минимум на 3 часа.. Что поделать, таковы требования техники безопасности.
PS. На сайте elementy.ru очень клёво и доступно описана физика БАКа, назначение экспериментов в ЦЕРНе и самое главное: для чего всё это нужно. Для понимания общей картины - рекомендую.