位于瑞士日内瓦的欧洲核研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)周长近27公里(16.5英里),是世界上最大的粒子加速器。大型强子对撞机的巨大规模和功率使全球研究界能够发现物质的最基本元素,并更好地了解自然界的基本力量。
"今天,为了更深入地了解亚原子粒子的世界并探索宇宙的秘密,研究人员需要更多的动力。换句话说,他们正在寻找一个 ‘涡轮增压 ’版本的LHC。"VAT/CERN项目协调员Thomas Bottlang解释说。
目前,大型强子对撞机每秒可提供10亿次质子碰撞。但在欧洲核子研究中心进行实验的科学家希望至少达到50亿次碰撞。为了达到五倍的功率,更多的质子需要在隧道内以难以想象的速度循环,仅比光速稍微低一点并更精确地聚焦碰撞:在8微米内,而不是目前的16微米窗口。较小的焦点增加了相互碰撞的质子数量,从而更详细地揭示了物质的基本组成部分。
为了提高大型强子对撞机的性能,需要增加明显更强大的磁铁和新的隧道部分。这项耗资10亿欧元的升级是HiLumi("高光度")项目的一个关键部分,旨在将LHC的设计光度提高10倍。发光率水平表示在一定时间内加速器内发生的碰撞数量。
"光度越高,加速器的性能就越高。"Thomas Bottlang补充说。"换句话说,更高的光度会产生更多的数据,实验可以收集这些数据,以便更精确地观察罕见的过程"。
高性能粒子加速器中的超高真空环境会使大型强子对撞机巨大的环形结构中的关键部件--如真空阀--承受更高的压力,以及高温(在调节阀门时高达300℃)和强辐射水平。大型强子对撞机中的真空阀不仅有助于保持尽可能低的真空度,还能可靠而准确地密封加速器的各个部分。极端的超高真空环境要求非常坚固和精确的真空阀,以维持粒子加速器中所需要的巨大的超高真空环境。
安装在LHC中的VAT全金属真空阀就是为这种极端环境条件而设计的。使用专有的VATRING密封技术,VAT阀门确保了可靠、长期的密封性能和持续的关闭力。在其他金属密封件会变形并需要经常更换的地方,VAT全金属阀门会继续以稳定的关闭力运行,因为阀门的密封件会恢复到其原始形状。这种免维护真空阀是安装在27公里长的LHC隧道中难以进入的区域的阀门的先决条件。
"创新的VAT技术使我们的全金属阀门具有LHC的HiLumi升级所需的耐用性和性能。"Thomas Bottlang总结道。
在欧洲核子研究中心的领导下,在全世界13个国家的29个机构的支持下,HiLumi项目将于2027年完成。