Plany budowy jeszcze większego Wielkiego Zderzacza Hadronów Wykorzystanie pełnego potencjału Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) to najważniejszy priorytet europejskiej strategii w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych. W ramach pewnej unijnej inicjatywy przygotowano grunt pod szeroko zakrojoną modernizację LHC, planowaną na około 2020 r., która pozwoli dziesięciokrotnie zwiększyć liczbę zderzanych cząstek. Technologie przemysłowe © Lucio Rossi W marcu 2010 r. w LHC rozpoczęto zderzanie protonów z bezprecedensową energią ośmiu teraelektronowoltów, czyli czterokrotnie większą niż w akceleratorze Tevatron w USA. Po półtora roku badań, w lipcu 2012 r., odkryto długo poszukiwany bozon Higgsa, kluczowy dla modelu standardowego fizyki cząstek elementarnych. Aby móc zwiększyć potencjał badawczy LHC, potrzebna jest jego rozbudowa. Celem finansowanego ze środków UE projektu HILUMI LHC (FP7 high luminosity Large Hadron Collider design study) było zbudowanie potężnego akceleratora cząstek, którego można by używać do obserwacji rzadkich procesów. Zwiększenie liczby zderzanych cząstek wymaga zastosowania innowacyjnych technologii opartych na nadprzewodnictwie. Chodzi tu między innymi o silne magnesy, które muszą kierować cząstkami i skupiać je do energii ultrarelatywistycznych, czy też wnęki częstotliwości radiowych służące do rotacji wiązki oraz nowej generacji kolimatory o niskiej impedancji. W ramach projektu HILUMI LHC przygotowano grunt pod dziesięciokrotne zwiększenie świetlności LHC względem pierwotnie zakładanych wielkości. Aby tego dokonać, współpracę podjęli naukowcy i inżynierowie z 15 europejskich instytucji oraz z instytucji rosyjskich, japońskich i amerykańskich. Partnerzy projektu określili parametry wiązki potrzebne do uzyskania pożądanej świetlności i zdefiniowali specyfikacje dla silnych magnesów. Wybrano najważniejsze parametry struktury magnesów, w tym ich budowy, operacyjnych gradientów pola i najbardziej odpowiedniej technologii. Co ważne, uczeni podjęli się zaprojektowania magnesów oraz wnęk częstotliwości radiowych. Poczyniono istotne postępy w projektowaniu silnych magnesów przy pomocy technologii Nb3Sn (11-12 tesli, tj. 40% więcej niż w przypadku pól w LHC), kompaktowych wnęk nadprzewodzących, generujących elektryczne pola odchylające, a także systemów kriogenicznych, wykorzystujących do chłodzenia hel w stanie nadciekłym. Osiągnięto również szereg "kamieni milowych" w pracach nad układem obszaru interakcji. Przygotowano narzędzia numeryczne do zaawansowanych technik czyszczenia i ochrony przed wiązkami docierającymi z zewnątrz oraz kolimacją "śmieci" fizycznych. Przeprowadzono symulacje utraty wiązki i odkładania się energii, aby określić wymagania dotyczące kolimacji oraz zdefiniować rolę nowych materiałów w systemie kolimacyjnym. Materiałami o najbardziej obiecujących cechach okazały się być kompozyty miedzi i diamentu oraz węgliku molibdenu i grafitu. LHC generuje już wiązki o największej świetlności spośród wszystkich akceleratorów protonów na świecie. Dzięki rozbudowie pozostanie on liderem fizyki wysokich energii aż do roku 2040. W projekcie HILUMI LHC wykorzystano wiedzę naukowców z całego świata, przyczyniając się do zwiększenia atrakcyjności europejskiej przestrzeni badawczej. Słowa kluczowe LHC, europejska strategia w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych, bozon Higgsa, HILUMI LHC, liczba zderzeń cząstek, magnesy o silnym polu
