Achegándonos ao LHC
| No anterior acelerador LEP (Large Electron Positron), o campo magnético dipolar de 0,3 T era xerado por un dipolo magnético «tradicional». Cada dipolo precisaba 20 kW por imán. Había 500 imáns no LEP polo que se necesitaban 10 MW (cada tren AVE precisa 8 MW de potencia).
A resistencia do cable era R=0.08 Ω e a intensidade da corrente era I=500 A. Xa que logo, a enerxía por efecto Joule disipada por segundo era: P = 500·R·I2 = 500·0.08·5002 = 107 J/s.
PT = 107 J/s = 2400 Kcal/s Dado que o campo magnético para o LHC é 30 veces máis alto que para o LEP e a perda de enerxía varía segundo I2, unha calor unhas 900 veces maior debería ser extraído desde o túnel do LHC.
|
Imaxe do LEP |
Pero outro aínda maior problema aparecería. Na práctica, a saturación magnética do Ferro acadase para un valor máximo de B igual a 2 T, polo que este é o límite para este tipo de dipolos.
Para evitar estes problemas, os cables deben ser superconductores.
O conxunto de cables de cobre da esquerda da imaxe ten unhas medidas de 11 cm de alto, 8 cm de ancho e 28 cm de longo. Pode conducir unha corrente de 12500 A á temperatura ambiente. Cando enfriamos a 1.9 K o cable de niobio-titanio da dereita, entra en estado superconductor e pode transportar a mesma corrente.
Helio superfluídoé o responsable de manter esa temperatura de 1,9 K (a máis baixa no Universo !!!). O helio debe fluir constantemente e debe ser enfriado permanentemente, extraéndose todo o calor..
|
Os cables están formados por 36 fíos de superconductores, cada un dos cales ten exactamente un diámetro de 0.825 mm. A súa vez, cada fío está formado por 6500 filamentos superconductores de Niobio-Titanio (co 47 % de Ti). Cada filamento ten un espesor duns 0.006 mm, é dicir, 10 veces máis delgado que un cabelo humano.
Arredor de cada filamento hai unha capa de 0.0005 mm de cobre de alta pureza.
O total de cable superconductor requerido supón 1200 toneladas e 7600 km de lonxitude. Se consideramos os fíos e filamentos estaríamos falando dunha lonxitude de máis de1500 millóns de km, o que chegaría par ir e volver cinco veces ao Sol e aínda sobraría filamento par unhas cantas viaxes á Lúa.
|
 |
Hai un gran número de diferentes tipos de multipolos magnéticos, polo que non é doado calcular a lonxitude total de cable conductor que vimos de indicar. Por iso imos considerar soamente a maior contribución a esta distancia que ven dada polos dipolos principais da instalación do LHC.
Como xa se ten indicado, cada dipolo (14,3 m) leva dous tubos "cubertos" por 160 cables cada un.
Logo,
1232 dipolos x (2 tubos/dipolo) x (160 cables/tubo) x 14,3 m ~ 5640 km.
Considerando o resto de multipolos superconductores e os imáns superconductores dos detectores, chegamos a cifra antes indicada de 7600 km.
Finalmente,
(7600 km/cable) x (36 fios/cable) x (6500 filaments/fío) ~ 1,8·109 km
Máis de 10 veces a distancia Terra-Sol !!!
|
AUTORES Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) pola Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembroe de 2015. Estivo vencellado ao Depto de Física de Partículas da USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), e Profesor Contratado Doutor. Desde 2023 é Profesor Titular de Universidade nese Departamento (ORCID). Ramon Cid Manzano, foi profesor de Fïsica y Química no IES de SAR (Santiago - España), e Profesor Asociado nol Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentais da Facultade de Educación da Universidad de Santiago (España), ata oseu retiro en 2020. É licenciado en Física e en Química, e Doutor pola Universidad de Santiago (USC).(ORCID). |
CERN CERN Experimental Physics Department CERN and the Environment |
LHC |
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 |
