جولة في مركز التحكم الرئيسي في CERN

يشتهر مركز الأبحاث النووي الأوربي CERN بوجود مصادم الهادرونات الكبير LHC فيه، لكنه المركز يحوي أكثر من ذلك بكثير. فالمركز يضم شبكةً معقدةً من الخطوط الناقلة للحزم التي تنقل الجسيمات من مسرّعٍ لآخر. فتنطلق الجسيمات من المنبع لتنتقل إلى المسرِّع الخطي Linac2 عبر مجموعة من المسرّعات الأخرى. هذه المسرعات هي: مُعزِّز سينكروترون البروتونات Proton Synchrotron Booster المُسمى اختصارًا PSB، وسينكرورون البروتونات Proton Synchrotron واختصارًا PS وأخيرًا سينكروترون البروتونات الفائق Super Proton Synchrotron الذي يحمل الاختصار SPS.

لكل مُسرِّع من هذه المُسرِّعات فريقٌ خاصٌ به وغرفة تحكم مخصصه له. ويحتاج أعضاء هذه الفرق للتواصل مع بعضهم بشكلٍ مستمر، لهذا تم تجهير غرف التحكم عند إنشاء مصادم الهادرون الكبير بحيث تتحقق هذه الغاية، فتبدو غرفة التحكم في مركز CERN عند النظر إليها من الأعلى مثل رباعي الأقطاب. إذ تتوزع وحدات التحكم على أربعة دوائر يسميها العاملون "الجُزُر". وتختص إحدى هذه الجُزُر بالمصادم الهادروني الكبير LHC وأخرى بسينكروترون البروتون الفائق SPS وثالثةٌ لمجمع سينكروترون البروتون PS والأخيرة للبنية التحتية التقنية Technical Infrastructure أو اختصاراً TI. وتقبع بين جزيرة LHC وجزيرة TI وحدة التحكم الخاصة بأجهزة التبريد Cryogenics. ويسمح وجود هذه الجزر (التي لا تخلو من طواقمها على مدار الساعة) في غرفةٍ واحدةٍ للعاملين عليها بالتواصل فيما بينهم، الأمر الذي يضمن الأداء الأفضل للمصادم.

- جزيرة LHC

تتحكم هذه الجزيرة بالمسرع الأكبر والأقوى في CERN. ويمثل هذا المسرَّع نهاية الرحلة للجسيمات التي ستمضي ما تبقى من حياتها فيه. ويتم تسريع الجسيمات التي يمكن أن تكون بروتونات أو إيونات إلى طاقاتٍ أعلى، وبعدها تُساق هذه الجسيمات لتتصادم مع بعضها في المركز حيث توجد كواشف التجارب: ATLAS و ALICE و CMS و LHCb.

يقوم المشغِّلون ضمن هذه الجزيرة حالياً بتوجيه المغانط استعدادًا للتشغيل القادم. وبالنسبة لهم فإن القادم أفضل، ذلك أنه مع التشغيل عند الطاقة 6.5 TeV (لكل حزمة من البروتونات) ستتغير الكثير من الأمور. إذا قد يتم الكشف عن الكثير من النقاط التي رغبوا باستيضاحها عندما تكون الآلات قيد التشغيل. من بين هذه الأمور ما يُسمى الأجسام الساقطة غير المعرَّفة Unidentified Falling Objects أو ما تُعرف اختصارًا باسم UFO. فهذه الأجسام يمكنها التسبُّب باصطدامات غير مرغوبٍ بها للجسيمات في الأنابيب، مع احتمال التسبب بتشكيل خطر على الآلة، وتنتج هذه التأثيرات عن جسيمات الغبار الواقعة في طريق الحزمة، مسبِّبةً تشتتًا محليًا للحزمة، وهو ما يُمكن أن يُسبب فقدًا تلقائيًا للحزمة ما يعني انخفاض الكفاءة التشغيلية للمصادم. وفي الوقت الراهن يقوم الفريق بإجراء التشغيل دون حزمة لاختبار جميع البرمجيات وفحص جاهزية النُظم كافةً، وإجراء اختبارات التزوّد بالطاقة للمغانط.

- جزيرة البنية التحتية التقنية TI

ما فائدة المسرع إن لم يُزوّد بالطاقة اللازمة لتشغيله؟! تكتسب البنية التحتية الداعمة لمجمع المسرِّعات في مركز CERN أهميةً بالغةً تتيح لها امتلاك جزيرةَ تحكمٍ خاصةٍ بها. يناوب في هذه الجزيرة واحدٌ لمدة ثماني ساعات مراقبًا البنية التحتية التقنية لكامل مركز CERN. ويشمل هذا أنظمة التهوية والسلامة، وحتى شبكة الكهرباء. عند إعادة تشغيل مصادم LHC بمستوى طاقاتٍ لم يسبق الوصول لها سيكون الضغط على فريق هذه الجزيرة أكبر لأن الخلل الذي يمكن أن يحدث خلال التشغيل الثاني سيتضخم بشكلٍ أسرع بكثير مما كان خلال فترة الإيقاف الطويل.

-جزيرة PS و PSB

تتحكم هذه الجزيرة بسينكروترون البروتون PS ومعزِّز سينكروترون البروتون PSB، وهما من أقدم المسرِّعات في مركز CERN. كان مسرع PS الآلة الرئيسة في مركز CERN عام 1959 عندما سرَّعت حزمة البروتونات الأولى في ذلك العام. وتخرج الجسيمات المسرَّعة منه إلى مصادم LHC أو غيره من التجارب، منها مبطِّئ البروتون المضاد AD، ومنشأة النيوترونات التجريبية nTOF. تعمل التجهيزات الموجودة في هذا التجمع بكامل طاقتها منذ عدة أشهر، وقد شرع سينكروترون البروتون الفائق SPS بضخ أيونات الأرغون إلى القطاع الشمالي، في حين أن مسرِّعات تجمع PS أوصلت الحزم إلى القطاع الشرقي ومنشأة nTOF منذ العام 2014. يجتمع المشغِّلون والمسؤولون عن العمليات والتجهيزات كل أسبوع لتنسيق عملهم ومناقشة البرنامج الأسبوعي وحالة الآلات وجودة الحزمة. وتسير الأمور حتى الآن بشكلٍ جيد نحو التشغيل الثاني كما هو متوقع، فالبروتونات تدور في المصادم ولا يُتوقَّع حدوث أية مشاكل خطيرة.

- جزيرة SPS

تتحكم هذه الجزيرة بسينكروترون البروتونات الفائق SPS وهو ثاني أكبر مسرع في مركز CERN، ويقوم بتركيز طاقة البروتونات أو الأيونات قبل توصيلها إلى تجارب الأهداف الثابتة، أو حقنها في المصادم LHC. ومع ازدياد شدة التيار المار في مغانط LHC تزداد الحماسة في جزيرة SPS على اعتبار أن الحاقن سيتم تجهيزه لإطلاق الحزمة الأولى في LHC. في البداية سيتم اطلاق ما يسمى "الثنائي" doublet وهي حزمتين من البروتونات يتم اطلاقهما بفارق 25 نانو ثانية. يُستفاد من هذه الحزم في "تعزيل" أنابيب LHC من التلوث السطحي الذي يمكن أن يُسبب "غماماتٍ إلكترونية" وهي ظاهرة يمكن أن تتسبب بفقدان الحزمة ويمكن أن تُشكِّل خطرًا على أجهزة التبريد.

- أجهزة التبريد Cryogenics

عندما ترتفع الحرارة في الجُزر الأخرى فهذا يُعتبر "استقرار في البرودة" عند فريق التبريد، الذي تتوزع أجهزة المراقبة التي يُتابعها في أركان جزر LHC والبنية التحتية التقنية. ومن المؤكد فإن هذا الفريق مسؤول عن ضمان بقاء درجة حرارة المغانط فائقة الناقلية مستقرةً قريبًا من درجة 1.9 درجة كالفن (حوالي -271 درجة مئوية). وقد استفاد الفريق من تحليل أدائهم خلال التشغيل الأول فطوروا البرمجيات المستخدمة في ضبط درجة الحرارة. إلا أنهم لن يكونوا قادرين على التحقق من صحة الأداء إلا عندما تكون الأجهزة قيد العمل. ولديهم ما يكفي من الأدوات للتدخل من خلال الحاسوب إذا ما طرأ أمرٌ غير متوقع. لكن مع إعادة التشغيل سيكون هناك المزيد من الضغط لأنه سيكون عليهم أن يكونوا أكثر من جاهزية للتدخل وضبط الأجهزة من غير إبطاء.

بقيت أيامٌ معدودات للحدث المشهود، وتم تجهيز كل الأمور لضمان إعادة تشغيل سلسة وخالية من المشاكل. ويمكن مراقبة أداء تجمُّع المسرع بشكلٍ كامل باستخدام أداة ويب تحمل الاسم Vistar وأيضًا من خلال قراءة التقارير المنشورة في نشرة CERN التي تصدر كل أسبوعين.

المصادر:

هنا

هنا