I 40 år har varumärket VINCI Energies, specialiserat på industriella processer, hjälpt CERN att utveckla världens största partikelaccelerator.
© 2021 CERN Hertzog, Samuel Joseph: CERN
En ring med en omkrets på 27 km, nedgrävd 100 meter under jorden och över den fransk-schweiziska gränsen, Large Hadron Collider (LHC) är den största och mest kraftfulla partikelacceleratorn i världen. Detta gigantiska vetenskapliga instrument designades, byggdes och beställdes i september 2008 av European Organization for Nuclear Research (CERN) som gemensamt drivs av 23 medlemsländer. LHC:s uppdrag är att bidra till forskningen om universums uppkomst.
I juli 2012 tillkännagav CERN upptäckten av en ny partikel med egenskaper som är förenliga med Higgs-bosonens egenskaper. Denna upptäckt av en felande länk i standardmodellen för subatomär fysik markerade en vändpunkt i vetenskapshistorien och ett år senare gavs Peter Higgs Nobelpriset i fysik.
”En av de största tekniska utmaningarna vi står inför är att integrera med CERN:s ultrasäkra processer.”
Men många stora frågor återstår att besvara. Hur fick universum sin nuvarande form, och vad blir dess slutliga öde? Kort sagt, LHC är inte klar med att undersöka de krafter som bidrog till universums uppkomst. Och varje del av denna utforskning är överdimensionerad. Inuti LHC, som fungerar 24/7 under åtta månader om året, färdas två strålar av protoner eller joner i cirka åtta timmar med 11 245 varv per sekund (nära ljusets hastighet) innan de får kollidera – en miljard kollisioner per sekund.
Nyckeln till denna kraftfulla acceleration är de supraledande magneterna som är placerade runt om ringen. För att generera sitt magnetfält drivs de av en ström på 12 000 A och kyls ned med helium till en temperatur av -271,3 °C, vilket är kallare än i yttre rymden. LHC innehåller totalt mer än 9 500 magneter, inklusive 1 232 dipol- och 392 fyrpoliga magneter, varav några är 15 meter långa och väger 35 ton.
Allt kraftfullare magneter
Hur fungerar allt det här? “CERN designar alla sina egna komponenter och utrustning”, säger Jean-Philippe Tock, CERN:s chef för Accelerator Coordination & Engineering. ”För storskalig produktion och för att driva våra installationer behöver vi stöd från en mängd tekniker och ingenjörer inom en rad olika yrken. Det är för närvarande nästan 2 000 entreprenörer som arbetar på plats varje dag.”
En av de involverade affärsenheterna är Actemium, VINCI Energies expertvarumärke specialiserat på industriella processer, som stödjer denna internationella organisation inom ett brett spektrum av olika expertis: designkontor, 3D-integrering av utrustning i tunneln, åtkomstsystem, tillverkning av elektroniska kort och branddetektering. Som Yann Patin, affärsenhetschef på Actemium Pays de Gex, förklarar: “Vårt partnerskap med CERN är fokuserat på montering av supraledarkomponenter, underhåll av anläggningen och nu även utvecklingen av nya magneter.”
Sedan 2022 har LHC arbetat med praktiskt taget dubbelt så stor effekt jämfört med den första driftsperioden, och kan producera kollisioner vid 13,6 TeV (teraelektronvolt). I framtiden bör nya, mer kraftfulla, fyrpoliga supraledande magneter göra det möjligt att producera minst 140 kollisioner varje gång två partikelstrålar möts (jämfört med nuvarande 40 kollisioner).
För att uppnå detta resultat måste strålen vara mer intensiv och mer koncentrerad än vad LHC för närvarande kan generera. Ny utrustning kommer att behöva installeras på cirka 1,2 km av ringen under LHC:s tredje förlängda paus (2026–2028), inklusive nya magneter gjorda med en innovativ komponent baserad på niob-tenn och som då kommer att används för första gången i en accelerator.
80 medarbetare från Actemium på plats
“Det unika med vad CERN gör, den ultrastrategiska dimensionen av dess forskning, den extremt högteknologiska karaktären hos dess installationer och den ultraspecifika konfigurationen av dess arbetsmiljöer påverkar nödvändigtvis de tjänster vi tillhandahåller”, säger Yann Patin. “En av de stora tekniska utmaningarna vi står inför är att integrera med anläggningens ultrasäkra processer”, understryker Yann Patin.
De 80 anställda Actemium Pays de Gex och Actemium Geneva som arbetar på plats måste också visa stor logistisk smidighet. LHC har endast åtta ingångspunkter som gör det möjligt att komma ned med hiss till ringen, inuti vilken teknikerna mestadels tar sig runt med cykel.
”Den nivå av absolut förtroende som vi kräver av våra underleverantörer och tjänsteleverantörer återspeglas först i stränga urvalskriterier under marknadsundersökningarna, säger JeanPhilippe Tock. Sedan säkerställer vi en noggrann uppföljning av de kontrakt vars löptid i allmänhet sträcker sig under sju år för tillhandahållande av tjänster. Till följd av den avancerade tekniska utvecklingen är vissa kontrakt mer som partnerskap”, påpekar Jean-Philippe Tock. Som en illustration av detta förtroende har partnerskapet mellan CERN och Actemium varat i 40 år.
Nästa generations accelerator
År 2026 kommer LHC (Large Hadron Collider) att gå in i en lång period av underhålls- och förbättringsarbete med syfte att låta den fungera in i mitten av 2040-talet. Och vad händer mer? Medarbetarna på CERN arbetar med nästa generations acceleratorer, inklusive FCC (Future Circular Collider), som kan betraktas som ett slags supermikroskop för att studera Big Bang och vars konstruktion förväntas påbörjas år 2035 och som kommer att ta över 10 år att färdigställa. Det kommer att bli ett kolossalt projekt, som denna gång består av en 91 km lång tunnel 200-300 meter under jorden under Genèvesjön och Rhône, mellan Genève och Annecy.
16/11/2023
