Corriente del haz

Acercándonos al LHC

Medida de la Corriente del Haz.

La Corriente del haz es una de las cantidades fundamental del haz. Es el primer control da funcionalidad del acelerador y es muy importante a la hora de prevenir piérdidas en el haz.

Existen varios dispositivos para realizar esta medida, pero en el caso del LHC el tipo elegido es de los llamados transformadores de corriente (Current Transformers, CT). Están basados en el efecto que produce el campo magnético creado por el propio haz.  Este tipo de dispositivos son no destructivos, no tienen dependencia con la energía y tienen un umbral de detención más bajo.

Para el haz del LHC son usados dos DC current transformers (DCCT) y dos Fast Beam current transformers (FBCT) por ring (por tanto, ocho transformadores en total).

DC current transformers (DCCT)

En una muy simple aproximación podemos introducir como funcionan este tipo de dispositivos de la siguiente forma: 

El haz crea, como cualquiera línea de corriente, un  campo magnético B alrededor de él.

El dispositivo Transformador "siente" este campo magnético.

El toroide guía este campo magnético creándose una corriente secundaria Isec en el cableado secundario situado sobre el toroide. 

La idea crucial es que el haz actúa como circuito primario con Nbeam = 1.

Entonces,

Ibeam/Isec= Ntorus/Nbeam ⇒ Ibeam = Ntorus · Isec

Utilizando la Lei de Ohm,

V = R · Isec    ,  entón   Isec = V / R

y finalmente,

Ibeam = Ntorus·V / R

 


Obviamente, las cosas son "ligeramente" más complicada. Para más información haga click aqui.


 

A la máxima energía la intensidad de corriente del haz en el LHC es:

Ibeam = 0,58 Amperes

Considerando 11245 laps tenemos:

0,58/11245 = 5,16·10-5 Culombs/lap

Con  qprotón = 1,602·10-19 C  

5,16·10-5 / 1,602·10-19 = 3,22·1014 protóns/lap

Dado que hay 2808 bunches por ring, tenemos finalmente:

3,22·1014/2808 = 1,15·1011 protons / bunch

AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) por la Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics en el CERN, desde enero de 2013 a diciembre de 2015. Actualmente está en el Depto de Física de Partículas de la USC  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Fïsica y Química en el IES de SAR (Santiago - España), y Profesor Asociado en el Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentales de la Facultad de Educación de la Universidad de Santiago (España). Es licenciado en Física y en Química, y Doctor por la Universidad de Santiago (USC).

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NOTA IMPORTANTE

Toda la Bibliografía que ha sido consultada para esta Sección está indicada en la Sección de Referencias


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO (ESPAÑA) |

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