欧洲核子研究中心的加速器综合体即将重新开机 为2023年突破性发展提供动力

在YETS期间进行的升级将加强LHC Run 3阶段的第二年的物理数据采集。线性加速器Linac4现在可以使光束的峰值电流增加30%。其他改进包括防止转移过程中光束损失的隔离桶，升级的踢脚器系统，以及为大型强子对撞机配备的新的注射踢脚器磁铁。大型强子对撞机的重新启动是复杂的，涉及多个小组和持续的机器升级。大型强子对撞机中的碰撞预计将于4月22日开始，为实验提供更高的效率和更高的光束强度。

LHC隧道内部。资料来源：欧洲核子研究中心

白天越来越长，树木越来越绿，现在也是欧洲核子研究中心加速器综合体苏醒的时候了。在年终技术停机（YETS）之后--在17周的时间里，加速器进行维护和小规模升级--链条上的每个加速器都依次为2023年的数据采集季节重新启动。每次重启都是将质子从源头输送到大型强子对撞机（LHC）最终目的地过程中的一个重要步骤。虽然机器的大多数主要升级是在大型强子对撞机第3次运行开始前的长期关闭期间进行的，但YETS期间进行的加速器升级将改善运行第二年的物理数据采集。

这一切都始于2023年2月13日，当时Linac4开始进行光束调试：在2月17日开始运行之前，对机器进行了短暂的调整。这个直线加速器负责为整个加速器链提供质子。它由一个氢离子源和几个加速结构（称为射频腔）组成，将离子转发到PSB（质子同步加速器）。在YETS期间，Linac4源进行了升级，新颖之处在于提取。虽然新源与之前的源相似，但它允许光束的峰值电流增加30%"。峰值电流的增加意味着贯穿加速器的光束有可能获得更高的强度。

欧洲核子研究中心的加速器综合体布局。资料来源：欧洲核子研究中心

3月3日，PSB开始进行光束调试。在这里，由Linac4加速的氢离子被剥去电子，只留下质子。这些质子束在四个同步辐射环中被进一步加速，为少数实验和链条中的下一个加速器：质子同步辐射（PS）提供能量。

PS于3月10日开始其2023年的运行，负责为各种实验提供质子束，包括n_TOF、反质子减速器和东区的实验，以及超级质子同步加速器（SPS），即链条中的下一个加速器。在YETS期间，PS和SPS之间的光束线进行了升级，以使光束传输更加有效。直到2016年，当一个被称为"多圈提取"的过程被引入时，将光束从PS转移到SPS的过程会导致光束损失。因为SPS的圆周是PS的11倍，转移涉及到光束在PS上循环五次，填充SPS的11个部分中的10个。这给机器留下了一些空间来引导光束。在2023年，这种方法得到了进一步的改进，引入了隔离桶。这些有助于使光束注入下一个加速器的间隙同步，防止进一步的光束损失，并提高整个综合体的效率。

质子同步加速器（PSB）。资料来源：欧洲核子研究中心

3月17日，SPS开始进行光束调试。为物理学调整和准备这个加速器是质子束再次在LHC中循环之前的最后一步。SPS也为2023年进行了升级。CERN的高级工程师之一Mike Barnes解释说："我们在所有的加速器中都有踢脚器系统，其中许多已经进行了工作。所有这些系统在交还给CERN控制中心运行之前，必须重新调试和测试。踢脚器系统的作用就像火车轨道上的开关：它们改变光束的方向，将其转移到下一个加速器。在SPS踢脚器系统中，四个模块被升级，以减少光束在其中沉积的热量。这四个模块以前限制了SPS中的高强度光束操作。"

安装SPS的新喷射踢脚器磁铁。资料来源：欧洲核子研究中心

此外，在大型强子对撞机中，在YETS期间，其中一个喷射踢脚器磁铁被替换为新的设计。这和安装在LHC隧道中的许多设备一样，将作为LHC下一次运行准备工作的一部分进行测试。

重启机器的整个过程非常复杂，涉及欧洲核子研究中心多个小组的许多人。由于机器的不断升级，LHC的重启每年都不同，在重启的每个阶段，每台机器都需要调整，以使物理学尽可能高效和富有成效地运行。在3月28日的调试期之后，大型强子对撞机预计将于4月22日开始运行，为其实验提供比以往更高的效率和光束强度。