A 2014-ben indult FCC (Future Circular Collider) Study-t azért hoztak létre, hogy kidolgozzák a kutatók az LHC (Large Hadron Collider) utáni időszak ütköztetőgyűrűjének tervét. Az új, tervezett gyűrű 100 km kerületű (az LHC kerülete 27 km), és 50 TeV energiájú protonokat ütköztetne. A jelenleg is működő LHC energiájának ez a nyolcszorosa.
Az FCC paraméterei azonban új technológiák alkalmazását követelik meg. Az egyik ilyen komponens a nyaláb kicsatolásáért felelős rendszer. Ebben játszhat szerepet Barna Dánielék SuShija, aminek kulcsfontosságú szerepe lehet a gyorsító védelmében.
Egy nyalábban tárolt energia ugyanis (8,4 GJ) a gyorsítóban, ami 24 darab 150 km/h sebességgel haladó TGV gyorsvonat mozgási energiájának felel meg. Ez a nyaláb „elszabadulva”, végzetes pusztítást végezne. (Egy pontba becsapódva 350 méter rézen tudná átvágni magát).
Hogyan temetik el a nyalábot?
Ezt a gyorsítóban keringő nyalábot az ütközési fázis végén ki kell lőni a nyalábtemetőbe. Akkor is a nyalábtemetőbe irányítják, ha a gyorsító bármelyik komponense a legkisebb hibát is jelzi. (A nyalábtemető az a különleges, hatalmas blokk, amely kibírja ezt a sokkot.)
A kicsatolt nyalábot először egy gyorsan kapcsolható mágnes téríti el egy kis szögben. Ekkor a nyaláb - pár száz méter megtétele után - már kb. 5 cm-re lesz névleges pályájától. Itt áthalad egy speciális, úgynevezett szeptum mágnesen. A szeptum mágnes erős mágneses teret hoz létre a kicsatolt nyaláb helyén, míg a keringő nyaláb helyén nulla lesz a mágneses tér. A szeptum mágnes erős mágneses tere szolgáltatja a végső, jelentős eltérítést a nyalábtemető felé.
A nagy kihívás: egymáshoz nagyon közel létrehozni a nagyon erős és a nulla mágneses tereket. AZ LHC-ben használt technológia az FCC esetében vélhetőleg már nem lenne megfelelő erre.
Ezért új megoldást keresnek a kutatók. Barna Dániel, az MTA Wigner Fk kutatójának az ötlete szerint a nulla mágneses terű tartományt egy passzív szupravezető árnyékolás segítségével lehetne létrehozni erős mágneses téren belül.
Dániel ötletének a beceneve a SuShi Septum, mely a Superconducting Shield kifejezést rejti.
Az ötlet igazolására új együttműködés jött létre az MTA Wigner FK és a CERN között. A megállapodás keretében több különböző anyagot és technológiát is tesztelnek a kutatók.
Eddig két prototípust teszteltek: a magashőmérsékletű szupravezető szalagból készült prototípust, melynek a teljesítménye nem volt kielégítő, illetve a magnézium-diborid (MgB2) prototípust, mely 2,6 Tesla mágneses teret tudott leárnyékolni 8,5 mm falvastagsággal. (Ez a leárnyékolható mágneses tér duplája annak, amit az LHC-ben használt technológiával, de nagyobb falvastagsággal meg lehetne valósítani.) Az eddigi eredmények alapján megfelelőnek is tűnik az FCC-ben való alkalmazása, ám számos kísérlet van még hátra.
A képen a teszteléshez használt MgB2 cső látható. Forrás: http://sushi-septum-project.web.cern.ch/
Az együttműködés során további prototipusok, további anyagok tesztelése után a legjobbnak ítélt megoldással egy valós alkalmazáshoz közelebb álló, részletesebb prototipus megépítése a kutatók célja.
A projekt honlapja: http://sushi-septum-project.web.cern.ch/
Barna Dániel - Werovszky Veronika
