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在欧洲核子研究中心测试的 FAIR 新磁铁

2021-08-12 14:34     来源:CERN     欧洲核子研究中心
欧洲核子研究中心(CERN) 与成员国的实验室和研究基础设施建立了牢固的伙伴关系和合作关系。最近的一个例子是在欧洲核子研究中心测试德国 GSI 实验室未来 FAIR 设施的超导磁体。

将在 CERN 测试的 SuperFRS 多重峰之一。 (图片:欧洲核子研究中心)


第一个超导磁铁已在欧洲核子研究中心为NUSTAR(核结构天体物理学和反应)进行了测试,这是未来国际反质子和离子研究设施 ( FAIR ) 的实验之一,目前正在 GSI 实验室(亥姆霍兹中心德国达姆施塔特的重离子研究)。

FAIR 预计将于 2025 年开始调试其第一次实验。它是一个多用途加速器设施,除了提供反质子和稀有同位素二次束外,还将提供从质子到铀离子的各种强度和能量的束。它将使科学家能够产生和研究涉及罕见的奇异强子态或罕见的、寿命非常短的放射性核的反应。

该项目于 2010 年 10 月 4 日启动,当时九个伙伴国家(芬兰、法国、德国、印度、波兰、罗马尼亚、俄罗斯、斯洛文尼亚和瑞典)签署了 FAIR 建设和运营的政府间协议。英国于 2013 年作为准成员加入该项目,捷克共和国是一个有抱负的合作伙伴。

作为本组织与 GSI-FAIR 于 2012 年签署的合作协议的一部分,用于超级碎片分离器 ( SuperFRS ) (NUSTAR 实验的核心设备)的56 个磁体组件将在 CERN 进行全面测试和验证。


在欧洲核子研究中心 180 号楼设计和建造的新测试设施的测试台上的多重峰。(图片:欧洲核子研究中心)


因此,将在实验室测试 32 个多重峰和 24 个偶极子。为此,在欧洲核子研究中心的 180 号大楼中专门设计并建造了一个新的测试设施,以验证不少于 30 种类型的磁铁。CERN 和 GSI 的专家创建了三个测试台,以容纳长达 7 米、高 3.5 米的磁铁组件。最重的重达 70 吨,是 LHC 偶极子重量的两倍多。“已经开发了一个大型复杂的低温系统,结合了两个预冷/预热装置和一个 4.5 K 液氦制冷机,”低温系统工作包负责人 Antonio Perin 解释说。“该工厂专为连续运行而设计:验证测试在一个工​​作台上进行,第二个工作台冷却,第三个工作台升温;每个磁铁的测试序列持续大约六周。” 在测试期间,磁体通电至其标称电流,并且它们的磁场被准确映射。电源和磁测量系统已适应新的测试设施,这要归功于 CERN 现有能力的独特组合。

“我们目前正在测试第一批磁铁;系列将于明年交付。到 2026 年,所有 56 个磁铁组件都应进行测试,”欧洲核子研究中心该项目的技术协调员 Germana Riddone 说。“许多 CERN 小组和 GSI 合作伙伴都参与了新测试设施的成功安装和调试,现在仍在进行验证测试。与 GSI 的这种合作是 CERN 如何与国家基础设施携手合作以及如何增加共同价值的一个很好的例子。我们真的很高兴地报告,一切都在按照更新的计划顺利进行。”


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