МОДЕРНІЗАЦІЯ НАДМАГНІТІВ СИНХРОТРОНА ВЕЛИКОГО АДРОННОГО КОЛАЙДЕРА

В.О. Корень, 10 клас,  ліцей 142, м. Київ

Науковий керівник: Н.М. Меньшикова 

Педагогічний керівник: Н.М. Меньшикова 

Важливим елементом Великого Адронного Колайдера є синхротрон. Проблема руйнації магнітів в синхротроні є об’єктом представленого дослідження. Для забезпечення прискорення пучка частинок використовується система надпровідних магнітів. Частина магнітів створена для прискорення пучка, а інша для забезпечення руху частинок по центру трубки. Для забезпечення проведення експерименту рух пучків має відбуватись по ідеальній орбіті, проте, як засвідчує практика,  цього не відбувається. Магніти, які мають спрямовувати пучок по середині трубки, не завжди це забезпечують через те, що швидкість руху частинок є близькою до швидкості світла (299 792 458 м/с). Досить частими є випадки, коли пучок частинок виходить за межі своєї орбіти (Рис.1)  і врізається в магніти, що спричиняє їх руйнацію і зміну властивостей.

Характеристика магнітів:

• Струм (I) – 11,8кА
• Дія магніта(L)­ – 15м
• Магнітна індукція (B) – 8.33Тл

На  мою думку вирішити проблему руйнування магнітів можливо за рахунок зменшення дії магніту до 10 м. При цьому збільшиться кількість магнітів.

Мета роботи:

1. Дослідити реальну орбіту руху пучка частинок  в прискорювачі Великого Адронного Колайдера.
2. Обґрунтувати механізм зниження ймовірності виходу пучка протонів за свою орбіту.
3. Обґрунтувати механізм спрощення технічного обслуговування при пошкодженні пучком протонів магнітів.
4. Дослідити зміну характеристик магніту від його розміру шляхом експериментального доведення (на прикладі експериментальної гармати Гауса)

Актуальність: На сьогодні розвиток досліджень у ядерній фізиці є надзвичайно важливим, адже це не тільки зброя, а і крок людства у майбутні технології. Провідною науковою установою в світі в цій сфері є Європейська організація з ядерних досліджень ­­­­­­­– ЦЕРН. На території цього Центру розташований Великий Адронний Колайдер , за допомогою якого відбуваються відкриття нових частинок. Здійснення наукових досліджень, як засвідчила практика їх проведення, обумовлюють актуалізацію удосконалення інженерно-конструкторського устаткування Великого Адронного Колайдера.

Отримані результати:

1. За рахунок збільшення кількості магнітів в прискорювачі можливо досягти більшого контролю над пучком, при цьому ймовірність потрапляння його в магніт стає меншою.
2. Збільшення кількості магнітів в прискорювачі, зменшення їх розмірів та маси обумовлює спрощення технічного обслуговування прискорювача та спрощує процедуру заміни пошкоджених магнітів.
3. При зменшенні розмірів магнітів сила струму зменшилася в півтора рази (ми зменшили дію магніту в 1,5 раз), що робить прискорювач безпечнішим та зменшує ризик перегорання надпровідників.

Висновки: Запропоноване збільшення кількості магнітів, обґрунтоване в нашому дослідженні, обумовлює низку забезпечення позитивних характеристик роботи прискорювача: надійність (підвищення керованості рухом пучка), спрощення технічного обслуговування, безпечність. Проте, потребує додаткового дослідження питання збільшення з’єднань в прискорювачі.

Перелік посилань:

1. Офіційний сайт CERN // [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://home.web.cern.ch/
2. Хокинг С. Три книги о пространстве и времени / Стивен Хокинг; [пер. С англ.]. – СПб.: Амфора, 2012. – 503 с.