Cavidades de RF

Achegándonos ao LHC

Cavidades RF

A principal función das cavidades RF (Radiofrecuencia) do LHC é manter os 2808 "bunches" de protóns estreitamente empaquetados para asegurar unha alta luminosidade nos puntos de interacción e por tanto maximizar o número de colisións. As cavidades taménproporcionan enerxía de radiofrequencia (RF) ao feixe durante a aceleración cara o máximo de enerxíarepoñendo ademáis a énerxía perdida por radiación sincrotrón.

O LHC usa oito cavidades por feixe, proporcionando cada unha 2 MV (un campo acelerador de 5 MV/m) a 400 MHz. As cavidades operan a 4.5 K (os dipolos do LHC usan helio superfluido a 1.9 K).

 
 
 

No LHC as cavidades están agrupados en catros criomódulos, con dos criómodulos por feixe, e instaladas nunha sección recta da máquina na que a distancia entre os feixes increméntase da nominal de 195 mm á de 420 mm.

Cada protón no seu paso polas cavidades RF é afectado por:

2 x 8 MV = 16 MV

Entón, o protón recibe unha enerxía extra de:  16 MeV

Como cada protón realiza 11245 voltas por segundo a enerxía total recibida por segundo é:

(16 MeV/volta) x (11245 volta/s)= 1.8·105 MeV/s  ou  0.18 TeV/s    (1)

Desde o SPS cada protón entra no LHC con 0.45 TeV , polo que a enerxía que as cavidades deben proporcionar é:

7 - 0.45 = 6.55 TeV

A partir de (1) podemos calcular o tempo requerido para alcanzar a máxima enerxía:  

6.55 / 0,18 = 36,4 s

O resultado correcto é de arredor de 20 minutes. A razón desta diferencia é debida, en parte, a que os protóns non son afectados de forma total  pola voltaxe en cada paso.  Por iso é preciso un maior tempo. Ademais, o importante non é reducir ese tempo senón que as cavidades cumpran o seu outro obxectivo, manter os paquetes de protóns o mais compacto posible para conseguir o maior número de colisións nos cruces dentro dos detectores.

Definimos o Número Harmónico como a relación entre o periodo de revolución da partícula e o periodo dos cambios da voltaxe na cavidade.

Número Harmónico = Tpartícula/TRF   ou   Número Harmónico = Tpartícula·fRF

Tpartícula= LHClonxitude/c      Tpartícula= 26.659/300000 = 8.9·10-5 s

 Número Harmónico = (8.9·10-5)·(400·106)

Número Harmónico ≈ 35600


Para unha máis completa discusión  preme aquí...

AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doutor en Física de Partículas (experimental) pola USC. Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembro de 2015. Actualmente está no Depto de Física de Partículas da USC  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Física e Química no IES de SAR de Santiago de Compostela, e Profesor Asociado no Departamento de Didáctica das Ciencias Experimentais da USC. É licenciado en Física e en Química, e é Doutor pola Universidade de Santiago (USC).

CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Physics Department

CERN Scientific Committees

CERN Structure

CERN and the Environment

LHC


LHC

Detector CMS

Detector ATLAS

Detector ALICE

Detector LHCb

Detector TOTEM

Detector LHCf

Detector MoEDAL

 


NOTA IMPORTANTE

Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias

 


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO | Modelo baseado no deseno da web do CERN

···