ALICE TPC er opgraderet

"En centimeter mere, " sagde chefteknikeren, mens man betjener det hydrauliske donkraftsystem den 14. august. 5-m-diameteren, 5 m lang cylindrisk detektor gled forsigtigt ind i parkeringspositionen, 56 meter under jorden i ALICE-hulen ved LHC Point 2, hvor den vil stå i nogen tid. Denne operation kulminerer den mange år lange opgradering af ALICEs Time Projection Chamber (TPC), den store sporingsenhed fra LHC's tunge-ion-specialist.

ALICE TPC er en stor, gasfyldt cylinder med et hul i midten-for at rumme siliciumsporeren såvel som strålerøret-hvor ladningen fra ioniserende stråling projiceres på detektorer anbragt i de to endeplader. Disse detektorer plejede at være proportionalkamre med flere ledninger, 72 i alt, som nu er erstattet af detektorer baseret på Gas Electron Multipliers (GEM), en mikromønsterstruktur udviklet på CERN for 20 år siden. Disse nye enheder, sammen med ny udlæsningselektronik, der har en kontinuerlig udlæsningstilstand, vil give ALICE mulighed for at optage oplysningerne om alle spor produceret i bly-bly-kollisioner med hastigheder på 50 kHz, producerer data med en svimlende hastighed på 3,5 TB/s. Den gennemsnitlige belastning på kamrene under disse forhold forventes at være så høj som 10 nA/cm², og GEM -detektorerne er i stand til at klare dette. Men vil disse nye enheder fungere lige så godt som deres forgængere?

For at besvare dette spørgsmål, flere års intensiv forskning og udvikling var nødvendig, da det store antal positive ioner produceret ved detektorerne ville føre til for store sporforvrængninger. Det her, kombineret med nødvendigheden af ​​at holde en fremragende energitab (dE/dx) opløsning til partikelidentifikation, og den tvingende robusthed mod udledninger, udgjorde en spændende udfordring, der førte til en ny konfiguration af GEM-baserede detektorer.

Da fremstillingen af ​​over 800 GEM-folier fandt sted på CERN PCB-værkstedet, de nye kamre og elektronik blev konstrueret og gennemtestet rundt om i verden – noget af en logistisk øvelse. ALICE-teamet fortsatte med de sidste trin i opgraderingsprocessen under den igangværende anden lange nedlukning af CERNs acceleratorkompleks (LS2). Først, TPC'en blev trukket ud af den underjordiske hule og bragt, inden for dens blå ramme, til et stort rent rum ved overfladen. Kraner, donkrafte og en kæmpe lastbil blev brugt til omhyggelig transport. Kammerudskiftningen, elektronisk installation og test med et lasersystem, kosmiske stråler og røntgenstråler tog over et år. I juli 2020, TPC'en blev erklæret klar til at blive geninstalleret i hulen. Kraner, lastbil og donkrafte igen.

ALICE opnåede en stor milepæl med færdiggørelsen af ​​TPC-opgraderingen, efter mange år med intens R&D, konstruktion og montage. Ved udgangen af ​​2020, alle tjenester vil være forbundet og fuld, opgraderet TPC vil blive betjent og idriftsat sammen med alle andre detektorer i eksperimentet. Den virkelige spænding vil være, når de første kollisioner efter LS2 fra LHC leveres.