meer informatie:
23-09-2008
Magneet legt hele deeltjesversneller stil
Een van de ruim 1200 supergeleidende magneten van de LHC tijdens de montage. Een heliumlek legt de LHC nu stil. Foto AFP
'Quench’ kan magneet opblazen
Hoe komt het dat de nieuwe deeltjesversneller van CERN nu al stilligt? Een kapotte magneet en helium dat de tunnelbuis in stroomt, kunnen leiden tot maanden vertraging.
De Large Hadron Collider ligt voorlopig een paar maanden stil. De krachtigste deeltjesversneller ter wereld, onder de grond bij Genève, werd twee weken geleden feestelijk geopend. Maar afgelopen vrijdag, net voor de middag, deed zich een probleem voor met een deel van de supergeleidende magneten, die een cruciaal onderdeel van de versneller vormen. De reparatie gaat een paar maanden duren zegt Jos Engelen, wetenschappelijk directeur van CERN, het Europese instituut voor deeltjesonderzoek in Genève.
Klik voor fotoserieHet is een tegenvaller die verder gaat dan de gewone storingen tijdens de opstartfase van zo’n complex en enorm apparaat. Feit is, zegt Engelen, dat tijdens het aanzetten van de supergeleidende magneten in de laatste (en nog niet geteste) sector van de LHC een ‘magneetquench’ optrad. Ofwel: er was een storing in één van die magneten, die werken bij een temperatuur van slechts 1,9 graad boven het absolute nulpunt. Zo’n storing is in de opstartfase niet ongebruikelijk. „Maar met deze magneet was meer aan de hand”, zegt Engelen, „want er waren ook drukveranderingen in de heliumkoeling.”
Vrij snel was duidelijk dat er helium uit het koelsysteem was gelekt en in de tunnel was gestroomd. Hoeveel kan Engelen niet aangeven, maar „het is denkbaar” dat er – „pin me er niet op vast” – duizend of tweeduizend kilo helium uit het koelsysteem (dat in totaal 130 ton helium bevat) in de tunnel is gestroomd. „Voor een deel, heel lokaal, heeft dat ijskoude helium rijp op de apparatuur laten neerslaan.”
Het helium nam in de tunnel de plek van zuurstof in, dus pas toen er voldoende geventileerd was, mochten experts naar beneden. Hun onderzoek loopt nog, zegt Engelen. Welke reparaties aan de LHC nodig zijn, valt dus nog niet te zeggen, aldus Engelen. “De quench lijkt samen te hangen met een lokale kortsluiting. Dat zou gemakkelijk te verhelpen zijn, alleen moet eerst duidelijk zijn wat oorzaak en wat gevolg is. Tijdens het testproces hebben we zoiets als dit in elk geval niet gezien.”
Een groot nadeel van de hightech is dat zelfs voor kleine reparaties de magneten eerst moeten worden opgewarmd en na afloop weer moeten worden gekoeld. Dat alleen al neemt ruim twee maanden in beslag. Engelen: „De deeltjesbotsingen waar we zo reikhalzend naar uitkeken, zullen dus langer op zich laten wachten dan ik gehoopt had.”
In Amsterdam reageert Frank Linde filosofisch. Hij is directeur van het Nederlands Instituut voor deeltjesfysica, het NIKHEF in Amsterdam „Het kon ook niet anders of er zou wel eens wat misgaan. En we wisten dat reparaties, door het opwarmen en afkoelen veel tijd vergen. Ik was eerlijk gezegd al reuze verbaasd dat het 10 september zo van een leien dakje ging.”
Op 10 september werd de LHC-versneller onder het oog van tientallen journalisten met succes ‘aangezet’. Maar de deeltjes die toen een rondje draaiden door de deeltjesracebaan met een lengte van 27 kilometer, werden nog niet ‘versneld’. Zij reisden gewoon verder met de energie waarmee ze eerder in de ondergrondse cirkelbaan waren geïnjecteerd. De bedoeling was om de deeltjes de komende maanden bij elk rondje een ‘duwtje’ in de rug te geven – en zo hun energie op te voeren. En om die steeds sneller voortrazende deeltjes niet uit de bocht te laten vliegen, moesten dan ook de supergeleidende magneten worden aangeschakeld. Voorlopig nog niet tot de beoogde 7 tesla (200.000 maal het aardmagnetisch veld ), maar tot 5 tesla. Zo’n veld vergt een stroom van 9000 ampère.
De ‘quench’ deed zich voor toen de stroom in een van de magneten tot 8.500 ampère was opgevoerd. Bij zo’n quench ontstaat ergens in de magneet een ‘gewoon’ geleidend gebiedje. Door de bijbehorende warmteontwikkeling kan het verschijnsel zich binnen seconden naar de hele magneet uitbreiden, en met een klap komt dan een enorme hoeveelheid energie vrij. De tegenmaatregel is om de magneet snel en gelijkmatig op te warmen, om zo de vrijkomende energie te verdelen en eventuele schade te voorkomen. Dat heeft in dit geval dus niet afdoende gewerkt.
Het sluitstuk is nu ook opgeschoven: dat hoogenergetische deeltjes die in tegengestelde richtingen draaien, op elkaar botsen en zo een enorme hoeveelheid energie in een miniem punt samenballen. Uit die energie, zo hopen fysici, ontstaan dan nieuwe, niet eerder waargenomen deeltjes. De eerste botsingen worden nu pas in de loop van 2009 verwacht.
(nrc)
[ Bericht 0% gewijzigd door ExperimentalFrentalMental op 24-09-2008 09:30:20 ]