Un vacío tan vacío como el espacio interestelar

Con la primera puesta en marcha de las vigas en 2008, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se convirtió en el mayor sistema de vacío en funcionamiento en el mundo. Funciona en una variedad de niveles de presión y utiliza una impresionante variedad de tecnologías de vacío. Un sistema de vacío de tres en uno El LHC es inusual, ya que cuenta con tres sistemas de vacío separadas: una para los tubos de haz, una para aislar el enfriado criogénicamente imanes y una para aislar la línea de distribución de helio. Para evitar chocar con las moléculas de gas en el interior del acelerador, los haces de partículas en el LHC deben viajar en el vacío tan vacío como el espacio interestelar. En los imanes crio y la línea de distribución de helio, el vacío tiene un propósito diferente. Aquí, actúa como un aislante térmico, para reducir la cantidad de calor que se filtra desde el medio ambiente a temperatura ambiente que rodea a las partes criogénicas que se mantienen en al 1,9 K (-271,3 ° C). El sistema de vacío más grande en el mundo Con un total de 104 kilómetros de tuberías al vacío, el sistema de vacío del LHC se encuentra entre las más grandes del mundo. El vacío aislante, equivalente a unos 6.10 mbar, se compone de un impresionante 50 kilometros de tuberías, con un volumen combinado de 15.000 metros cúbicos, más que suficiente para llenar la nave de una catedral. La construcción de este sistema de vacío requerido más de 250.000 uniones soldadas y 18.000 sellos de vacío. El resto de los 54 km de tubos al vacío son los tubos de haz, a través del cual viajan dos haces del LHC. La presión en estos tubos está en el orden de 10-10 10-11 mbar, un vacío casi tan enrarecida como la que se encuentra en la superficie de la luna. Sistemas de vacío del LHC están equipados con 170 Bayard-Alpert medidores de ionización y 1084 Pirani y Penning indicadores para monitorear la presión de vacío. Un delgado de vacío que el vacío interestelar Se necesita Ultra-alto vacío para las tuberías en el que viajan los haces de partículas. Esto incluye 48 km de tramos de arco, se mantuvo a 1,9 K, y 6 km de tramos rectos, mantenerse a temperatura ambiente, donde se encuentran los sistemas de control de la viga y las regiones de inserción para los experimentos. En los arcos, la ultra-alto vacío es mantenido por bombeo criogénico de 9000 metros cúbicos de gas. Como los tubos de haz se enfrían a temperaturas extremadamente bajas, los gases se condensan y se adhieren a las paredes del tubo del haz por adsorción. Se requieren poco menos de dos semanas de bombeo para llevar las presiones por debajo de 1.013 × 10-10 mbar (o 10-13 atmósferas). Dos características de diseño importantes mantienen la ultra-alto vacío en secciones de temperatura ambiente. En primer lugar, estas secciones hacen uso generalizado de un no-evaporable "recubrimiento de getter" - desarrollado e industrializado en el CERN - que absorbe las moléculas residuales cuando se calienta. El recubrimiento consiste en un revestimiento fino de aleación de titanio-circonio-vanadio depositado dentro de los tubos del haz. Actúa como un sistema de bombeo distribuida, eficaz para eliminar todos los gases excepto el metano y los gases nobles. Estos gases residuales se eliminan por las bombas de iones 780. En segundo lugar, las secciones de temperatura ambiente permiten "horneado" de todos los componentes a 300 ° C. Horneado es un procedimiento en el que las cámaras de vacío se calientan desde el exterior con el fin de mejorar la calidad de la aspiradora. Esta operación debe realizarse en intervalos regulares para mantener el vacío a la baja presión deseada. Aunque se desarrollaron estas tecnologías para la investigación fundamental, han encontrado usos cotidianos: la tecnología de ultra-alto vacío hecho posible una mejora importante en el rendimiento de los paneles colectores solares térmicos, por ejemplo.