Czym jest LHC?

Wielki Zderzacz Hadronów (LHC – Large Hadron Collider) to największy i najbardziej zaawansowany akcelerator cząstek na świecie, zbudowany przez Europejską Organizację Badań Jądrowych (CERN). Znajduje się on w podziemnym tunelu o długości 27 km, biegnącym pod granicą Francji i Szwajcarii, niedaleko Genewy. Jego głównym celem jest badanie podstawowych składników materii oraz zasad rządzących Wszechświatem.

LHC przyspiesza wiązki protonów lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła i zderza je ze sobą w czterech głównych punktach detekcji. W wyniku tych kolizji powstają nowe cząstki elementarne, które pomagają naukowcom badać naturę materii i sił fundamentalnych. Jednym z największych osiągnięć LHC było potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa w 2012 roku – cząstki odpowiedzialnej za nadawanie masy innym cząstkom elementarnym.

Jak działa LHC?

• Przyspieszanie cząstek – Protony są początkowo uzyskiwane z atomów wodoru i wstępnie przyspieszane w mniejszych akceleratorach (Linac, Booster, PS, SPS), zanim trafią do głównego pierścienia LHC.
• Wiązki w tunelu – Dwie przeciwbieżne wiązki protonów są utrzymywane i prowadzone przez potężne nadprzewodzące magnesy umieszczone schłodzone do temperatury zaledwie 1,9 stopnia powyżej zera bezwzględnego (-271,25°C).
• Zderzenia cząstek – Wiązki są skupiane i kierowane do punktów detekcji, gdzie dochodzi do ich zderzenia. Energia tych kolizji sięga 13 teraelektronowoltów (TeV).
• Detekcja i analiza – Powstałe cząstki są analizowane przez gigantyczne detektory (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb), które zbierają dane pomagające badać skład Wszechświata.

Koszt budowy? 🙂

• 4,6 miliarda CHF (franków szwajcarskich) całkowitego kosztu akceleratora
• 1,1 miliarda CHF całkowitego udziału CERN w eksperymencie
• 0,26 miliarda CHF całkowity udział w przetwarzaniu danych

Rola pomiarów za pomocą Laser Tracker w budowie i montażu elementów LHC

Precyzyjna instalacja elementów LHC była kluczowa dla prawidłowego działania akceleratora. Nawet minimalne odchylenia w pozycjonowaniu magnesów mogły wpłynąć na trajektorię cząstek i jakość eksperymentów. W trakcie budowy i eksploatacji Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) w CERN, precyzyjne pomiary 3D odgrywały kluczową rolę w zapewnieniu prawidłowego montażu i funkcjonowania akceleratora. Jednym z najważniejszych narzędzi stosowanych w tym celu były trackery laserowe, które umożliwiały dokładne pomiary i kontrolę geometrii komponentów LHC.

Zasada działania trackerów laserowych i zastosowanie w projekcie LHC

Trackery laserowe to zaawansowane urządzenia pomiarowe, które emitują wiązkę laserową śledzącą położenie reflektora (SMR), co pozwala na precyzyjne określenie współrzędnych 3D mierzonych punktów. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie dokładności pomiaru na poziomie nawet 0,02 mm, co jest kluczowe przy pracy z dużymi i skomplikowanymi konstrukcjami, takimi jak LHC.

Urządzenia te znalazły szerokie zastosowanie w różnych etapach budowy i eksploatacji LHC. Były one używane do kontroli geometrii podczas produkcji magnesów, co pozwalało na wczesne wykrywanie i korygowanie ewentualnych odchyleń od założeń projektowych. Ponadto, podczas instalacji magnesów w tunelu akceleratora, trackery laserowe umożliwiały precyzyjne pozycjonowanie tych elementów, co miało kluczowe znaczenie dla prawidłowego działania całego systemu.

Integracja z innymi technologiami pomiarowymi

W celu zwiększenia efektywności i dokładności pomiarów, trackery laserowe były integrowane z innymi technologiami pomiarowymi, takimi jak fotogrametria. Pozwalało to na uzyskanie bardziej kompleksowych danych dotyczących geometrii i położenia komponentów LHC, co przyczyniało się do lepszej kontroli jakości i precyzji montażu.

Podsumowanie

Zastosowanie trackerów laserowych w projekcie LHC odegrało kluczową rolę w zapewnieniu precyzyjnej instalacji i funkcjonowania akceleratora. Dzięki nim możliwe było osiągnięcie wysokiej dokładności pomiarów, co miało bezpośredni wpływ na sukces całego przedsięwzięcia i umożliwiło naukowcom prowadzenie badań na najwyższym poziomie.

Zastosowanie Laser Tracker obejmowało:

• Dokładne pozycjonowanie magnesów – LHC zawiera ponad 1200 dużych dipolowych magnesów, z których każdy musiał być precyzyjnie ustawiony z dokładnością do ułamka milimetra.
• Kontrolę geometrii tunelu – Pomiar tunelu i struktury wsporczej umożliwił idealne dopasowanie komponentów.
• Weryfikację poprawności montażu – Po zainstalowaniu elementów, trackery laserowe były używane do sprawdzenia zgodności z projektem.

LHC to przełomowy projekt naukowy, który rewolucjonizuje nasze rozumienie Wszechświata. Kluczowym elementem jego budowy były ultra-precyzyjne pomiary 3D, wykonywane przy pomocy technologii Laser Tracker. Dzięki nim możliwe było osiągnięcie niespotykanej dokładności instalacji, co miało bezpośredni wpływ na sukces eksperymentów prowadzonych w CERN.

Więcej ciekawostek znajdziesz tu: LINK