सार:
यूरोपीय परमाणु अनुसंधान केंद्र (सीईआरएन) ने आधिकारिक तौर पर लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) के उन्नयन का सबसे महत्वपूर्ण दौर शुरू किया है। जैसे ही पहला चुंबक कनेक्शन टूटा, दुनिया के सबसे बड़े कण त्वरक ने डिससेम्बली और प्रतिस्थापन चरण में प्रवेश करना शुरू कर दिया, जिससे "हाई-ब्राइटनेस लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर" (हायलुमी एलएचसी) के भविष्य के युग का मार्ग प्रशस्त हुआ।
लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर 27 किलोमीटर लंबा है और फ्रांस और स्विट्जरलैंड की भूमिगत सीमा को घेरता है। हजारों विभिन्न प्रकार के सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट अंदर तैनात हैं, जिनमें द्विध्रुव मैग्नेट, क्वाड्रुपोल मैग्नेट, हेक्सापोल मैग्नेट, ऑक्टूपोल मैग्नेट और डेकापोल मैग्नेट शामिल हैं। ये चुम्बक कण किरण को निर्देशित करने, नियंत्रित करने और संपीड़ित करने का महत्वपूर्ण कार्य साझा करते हैं।
सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के उपकरण को "आंतरिक तीन-पोल चुंबक सेट" कहा जाता है। इनमें तीन चतुर्ध्रुव चुंबक होते हैं, जो लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के चार प्रमुख प्रायोगिक उपकरणों के दोनों किनारों पर स्थापित होते हैं। इसका काम कणों के डिटेक्टर में प्रवेश करने और टकराने से पहले कण किरण को यथासंभव छोटी सीमा में संपीड़ित करना है।
कण किरण को जितना अधिक मजबूती से दबाया जाएगा, टकराव की संभावना उतनी ही अधिक होगी। जिस आवृत्ति के साथ ये टकराव होते हैं उसे "चमक" कहा जाता है। कण भौतिकी प्रयोगों के लिए, चमक जितनी अधिक होगी, उतना अधिक डेटा प्राप्त किया जा सकता है, जिससे वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड के सबसे बुनियादी भौतिक नियमों का अधिक गहराई से अध्ययन करने में मदद मिलेगी।
भविष्य के उच्च-चमक संचालन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, मौजूदा आंतरिक तीन-ध्रुव चुंबकों को नई पीढ़ी के अधिक शक्तिशाली उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। यह ऑपरेशन तीसरी दीर्घकालिक शटडाउन रखरखाव योजना (एलएस3) की मुख्य परियोजनाओं में से एक है।
इस महीने, इंजीनियरिंग टीम ने चुंबक कनेक्शन के पहले सेट को काट दिया, जिससे चुंबक प्रतिस्थापन कार्य की आधिकारिक शुरुआत हुई। सीईआरएन के महानिदेशक मार्क थॉमसन ने भी इस महत्वपूर्ण नोड को देखने के लिए एलएचसी के पहले बिंदु पर एक विशेष यात्रा की, जहां एटलस प्रयोगात्मक क्षेत्र स्थित है।
परियोजना योजना के अनुसार, भविष्य में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में 16 क्रायोस्टेट सिस्टम और 28 क्रायोजेनिक घटक स्थापित किए जाएंगे। नए क्वाड्रुपोल मैग्नेट में से पहले को सुरंग में ले जाने और 2029 की शुरुआत में स्थापित किए जाने की उम्मीद है।
इस अपग्रेड का सबसे बड़ा आकर्षण नई पीढ़ी की सुपरकंडक्टिंग चुंबक तकनीक से आता है।
वर्तमान में परिचालन में आने वाले आंतरिक तीन-पोल मैग्नेट मुख्य रूप से नाइओबियम-टाइटेनियम सुपरकंडक्टिंग सामग्री का उपयोग करते हैं, जबकि भविष्य में नए उपकरण अधिक उन्नत नाइओबियम-टिन सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स का उपयोग करेंगे। इस सामग्री के साथ, नया चुंबक 11.3 टेस्ला तक की चुंबकीय क्षेत्र शक्ति उत्पन्न कर सकता है, जो मौजूदा उपकरणों की तुलना में लगभग 40% अधिक है।
मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का मतलब है कि कण किरणों को और अधिक संपीड़ित किया जा सकता है, जिससे टकराव की आवृत्ति में काफी वृद्धि हो सकती है। यह हाई-ल्यूमिनोसिटी लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर कार्यक्रम का मुख्य लक्ष्य है।
डिज़ाइन संकेतकों के अनुसार, उन्नत प्रणाली एटलस और सीएमएस के दो प्रमुख प्रयोगों को वर्तमान चरण की तुलना में कहीं अधिक डेटा प्राप्त करने में सक्षम बनाएगी। अगले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि इस डेटा का उपयोग हिग्स बोसोन के गुणों को अधिक सटीक रूप से मापने, डार्क मैटर के संकेतों की खोज करने और मानक मॉडल से परे नई भौतिक घटनाओं का पता लगाने के लिए किया जाएगा।
यह ध्यान देने योग्य है कि सभी प्रायोगिक क्षेत्रों में आंतरिक त्रिपोल चुंबक के प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं होती है।
चूँकि ALICE और LHCb प्रयोगों के अनुसंधान लक्ष्य और संचालन विधियाँ ATLAS और CMS से भिन्न हैं, इसलिए उनके मौजूदा आंतरिक ट्राइपोल मैग्नेट को बरकरार रखा जाएगा। हालाँकि, भविष्य में समग्र चमक सुधारों का पूरा लाभ उठाने के लिए ये प्रयोग अभी भी संबंधित सुधारों के अधीन होंगे।
सितंबर की शुरुआत से, इंजीनियरिंग टीम ने धीरे-धीरे एटलस और सीएमएस के पास बड़े त्वरक घटकों को नष्ट कर दिया है। इस बार हटाए गए उपकरणों में 28 सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट शामिल थे, जिसमें अपग्रेड प्रोजेक्ट में शामिल कोर में तीन-पोल सिस्टम भी शामिल था।
सर्न ने कहा कि यह अपग्रेड लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के इतिहास में सबसे जटिल बड़े पैमाने पर संशोधन परियोजनाओं में से एक है। जैसे ही निराकरण का काम आधिकारिक तौर पर शुरू होगा, यह वैज्ञानिक उपकरण जिसने मानव जाति को हिग्स बोसोन की खोज में मदद की थी, धीरे-धीरे उच्च चमक के एक नए युग में प्रवेश करेगा, जो अगले कुछ दशकों में बुनियादी भौतिकी अनुसंधान के लिए अधिक शक्तिशाली प्रयोगात्मक क्षमताएं प्रदान करेगा।
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