Framtidens supraledande magneter är under utveckling och CERN ligger i frontlinjen. För att öka energin hos cirkulära kolliderare, fysiker räknar med allt starkare magneter, kan generera magnetfält långt bortom de 8 Tesla som produceras av magneterna i Large Hadron Collider (LHC).

Magneter som genererar fält på nästan 12 Tesla, baserat på en supraledande niob-tennförening, tillverkas redan för High-Luminosity LHC. Men CERN och dess partners har också påbörjat arbetet med nästa generation av magneter, som måste kunna generera fält med 16 Tesla och mer, för framtidens kolliderare som de som övervägs i FCC -studien (Future Circular Collider). För att uppnå detta mål, prestanda för niob-tenn supraledande kabel pressas till gränserna.

Ett av de viktigaste stegen i programmet är utvecklingen av en teststation som kan testa de nya kablarna under realistiska förhållanden, dvs i ett starkt magnetfält. En sådan anläggning, i form av en dipolmagnet med en stor bländare, har ställts in på CERN. Magneten, känd som FRESCA2, utvecklades som en del av ett samarbete mellan CERN och CEA-Saclay inom ramen för det europeiska EuCARD-programmet.

I början av augusti, FRESCA2 nådde en viktig milstolpe när den uppnådde sitt designmagnetiska fält, genererar 13,3 Tesla i mitten av en 10 centimeter bländare i fyra timmar i rad-en första för en magnet med en så stor bländare. Som jämförelse, de nuvarande magneterna i LHC genererar fält på cirka 8 Tesla i mitten av en 50 millimeter bländare. FRESCA2:s utveckling och prestanda presenterades idag vid EUCAS 2017 -konferensen om superledare och deras tillämpningar.

Att testa kablarna under påverkan av ett starkt magnetfält är ett viktigt steg. "Vi behöver inte bara testa den maximala strömmen som kan bäras av kabeln, men också alla effekter av magnetfältet. Kvaliteten på fältet måste vara perfekt, "förklarar Gijs De Rijk, vice ledare för magneterna, Superledare och Cryostats -grupp på CERN. Precisionen med vilken magnetfältets intensitet kan justeras är en viktig egenskap för en accelerator. När strålarnas energi ökas, intensiteten i fältet som styr dem måste ökas gradvis, utan plötsliga spikar, eller strålarna kan gå förlorade. Det faktum att magneterna i LHC kan justeras med stor precision, hålla sina magnetfält stabila, är det som gör att strålarna kan cirkulera i maskinen i timmar i taget.

De två spolarna i FRESCA2 är bildade av en supraledande kabel av niob-tenn. Deras temperatur hålls vid 2 grader över absolut noll. Magneten de bildar är mycket större än en LHC -magner, mäter 1,5 meter i längd och 1 meter i diameter. Detta gör att magneten kan ha en stor bländare, mäter 10 centimeter, så att den kan rymma kablarna som testas, samt sensorer för att observera deras beteende. FRESCA2 kommer också att användas för att testa spolar bildade av högtemperatur superledare (en artikel om detta ämne kommer att publiceras i morgon).

FRESCA2 modifieras så att det i slutet av detta år kommer att kunna generera ett ännu starkare fält. Stationen är sedan redo att ta emot proverna som ska testas.