HiLumi LHC测试取得进展：新型超导四极磁体达到额定工作电流

欧洲核子研究中心高亮度大型强子对撞机(HL-LHC/HiLumi LHC)相关测试取得新进展。近日，用于内三重磁体(IT String)测试设施的新一代超导四极磁体成功达到16230安培额定工作电流，验证了HL-LHC关键部件的运行能力。

这类四极磁体将用于更紧密地聚焦粒子束，以提升大型强子对撞机的碰撞率和亮度。HL-LHC计划于2030年开始运行。与目前大型强子对撞机使用的铌钛内三重磁体相比，新型磁体孔径由70毫米增至150毫米，并采用铌锡超导线圈，可在11.3特斯拉磁场下运行，磁场强度较现有磁体提高约35%。

此次测试中，磁体在达到额定电流时未发生“淬灭”，即从超导态转变为普通导电态的现象。这一结果表明，新型磁体不仅达到设计性能，也展现出良好的“记忆”能力。超导磁体在投入运行前通常需要经过多轮通电“训练”，以逐步适应电磁力并提升稳定性;训练后性能能够保持，是加速器磁体缩短调试时间、减少低温消耗和降低运行延迟的重要条件。

目前，IT String测试设施的17个电路均已成功通电至工作电流。用于在HL-LHC实验中分离碰撞后两束粒子束的分离偶极子，也在少量训练淬灭后达到标称电流。校正磁体电路在单独运行和组合运行中同样达到目标电流。这些校正磁体采用铌钛合金制造，与现有LHC磁体使用的超导材料一致。

测试期间，磁体保护系统运行正常。在故障防护验证中，该系统安全提取并耗散了最高38兆焦耳的磁能，并将能量释放至氦浴中，以维持磁体1.9 K(约-271℃)的低温运行环境。

随着全部电路成功通电，IT String硬件调试阶段已完成。相关团队正在分析调试中获得的数据，研究超导磁体、冷电源系统、功率转换器、淬火检测与保护、低温系统、真空系统、控制系统和对准系统之间的协同运行情况。后续还将开展针对超导电路、机器循环、电磁耦合和对准状态的专项测试。

按计划，IT String随后将升温至室温，再重新冷却，为下一轮测试做准备。9月开展的第二轮运行测试将重点验证调试程序和分析工具，并检验集成系统性能在接近未来HiLumi LHC运行条件下的可重复性。