12 апреля 2016

Ученые США и ЦЕРН создали новый сверхпроводящий магнит

Следующее поколение магнитного ускорителя уже не просто идея. Последние тесты показали, что США и ЦЕРН успешно создали прототип сверхпроводящего магнита, который является гораздо более мощным, чем находящиеся сегодня внутри большого адронного коллайдера (БАК), информирует ftimes.ru. Инженеры установят более 20 подобных магнитов на следующую итерацию БАК, которая появится в 2026 году, и увеличат эффективность коллайдера в десять раз.

Этот новый тип магнита заменит около 5 процентов нынешних магнитов БАК, увеличив количество и плотность протонов, упакованных внутри ускорителя, и позволит ученым собирать данные гораздо быстрее.

Магниты БАК сделаны из многослойных обмоток сверхпроводящего кабеля в виде длинных катушек. Эти катушки устанавливаются на всех сторонах пучка труб и заключенном внутри них сверхтекучего гелия в криогенной системе. При охлаждении до 1,9 Кельвина, эти катушки могут нести огромное количество электрического тока с нулевым электрическим сопротивлением. Путем регулирования величины тока, проходящего через катушки, инженеры могут манипулировать прочностью и качеством результирующего магнитного поля, контролируя частицы внутри ускорителя.

В настоящее время магниты внутри БАК сделаны из ниобий-титана, и могут работать сверхпроводником внутри магнитного поля до 10 Тесла, прежде чем потеряют сверхпроводящие свойства. Новый магнит изготовлен из ниобий-три-олова (Nb3Sn), сверхпроводника, способного нести ток через магнитное поле до 20 Тесла.

«С ниобий-три-оловоми гораздо сложнее работать, чем с ниобий-титаном», - говорит Петр Вандерер, начальник отдела Сверхпроводящих магнитов в Брукхейвенской Национальной лаборатории. «Оно не становится сверхпроводником, пока не выпечется при 650 градусов по Цельсию. Эта термическая обработка изменяет атомную структуру материала, и он становится подобен хрупкой керамикой».

Новая модель магнита является огромным успехом для инженеров и ученых. Но это только первый шаг на пути построения следующего большого суперколлайдера.