CERN Control Center är tillbaka i skiftarbete, med väggar på skärmar som visar balkarnas status, och kaffe rinner fritt dag och natt. På fredag, 3 juli, acceleratorkoordineringsteamet Long Shutdown 2 överlämnade nyckeln till PS Booster till acceleratoroperatörerna. Linac 4 och PS Booster blir därmed de första två acceleratorerna som tas i drift igen, 18 månader efter starten av LS2.

Dock, återupptagande kommer att bli mycket mer komplext än att bara vrida en nyckel. När operatörerna överlämnade Booster till LS2 -teamen, de körde en modell som byggdes under förra seklet, och nu befinner de sig vid ratten i en helt förvandlad superbil. Arbete har utförts på motorn (strömförsörjningen och effektomvandlare), acceleratorn (radiofrekvenshåligheterna), styrningen (magneterna), injektionen, kylkretsen, kontroll- och säkerhetssystemen ... faktiskt, en hel mängd komponenter har bytts ut eller uppgraderats (se nedan). "Cirka 40% av maskinen har bytts ut, "säger David Hay, "chefsmekanikern", eller ingenjör som ansvarar för samordningen av LS2 -aktiviteter på PS Booster.

Syftet med arbetet med denna nästan 50-åriga accelerator, ingår i projektet LHC Injector Upgrade (LIU), var tvåfaldiga:att påskynda partiklarna som kommer till högre energier från den helt nya Linac 4 och att öka ljusstyrkan på, eller koncentrationen av partiklar i, Strålen.

Linac 4, den nya första länken i kedjan, accelererar negativa vätejoner (protoner omgiven av två elektroner) upp till en energi på 160 MeV (jämfört med 50 MeV tidigare för protonerna från Linac 2). Den högre energin och det nya injektionssystemet, som omvandlar H-jonerna till protoner, öka ljusstyrkan med en faktor två. Det betyder att en stråle med samma dimensioner kommer att innehålla dubbelt så många partiklar. För att bevara denna ljusstyrka i PS, nästa accelerator i kedjan, Booster kommer att öka energin upp till 2 GeV (jämfört med 1,4 GeV tidigare), tack vare det helt nya accelerationssystemet. Den elektriska avstötningseffekten mellan partiklar av samma laddning (Coulomb -avstötning) minskar när energin ökar. För att uttrycka det på ett annat sätt, högre energi hjälper till att hålla partiklarna nära varandra och bidrar därmed till att bibehålla ljusstyrkan. Och med mer ljusstyrka, kommer mer ljusstyrka. "Booster är nyckeln till att öka LHC -ljusstyrkan, "förklarar Gian Piero Di Giovanni, projektledare för LIU på PS Booster, "eftersom det effektivt bestämmer ljusets ljusstyrka." Det nya injektionsläget med H-joner och en högre energi kommer också att avsevärt minska partikelförlusthastigheten. "Vi kommer bara att förlora 1 till 2% vid injektion, jämfört med över 30% med det gamla systemet, säger Di Giovanni.

Arbetet på Booster tog 20 månader över marken och 18 månader under jorden. Trots den stora omfattningen av renoveringarna och svårigheterna med vissa aspekter av anläggningsarbetet och kylsystemet för RF-hålrummen, för att inte tala om lockdown, som frös aktiviteter i två månader, projektet har slutförts i tid. Denna prestation beror på teamens engagemang och noggrann och proaktiv samordning.

Idrifttagning av några av de nya systemen startade för flera veckor sedan. Operatörerna tar nu hand om nya, banbrytande kontrollprogramvara. "Vi har ägnat de senaste två åren åt att utveckla integrationen av dessa nya system, "betonar Bettina Mikulec, som övervakar driften av Booster och Linac 4. "Vi måste nu implementera och testa alla delsystem från kontrollcentret och få dem att fungera i harmoni." Denna komplexa idrifttagningsprocess kommer att ta flera månader, initialt utan någon stråle. Medan Linac 4 kommer att återuppta tester med stråle i sommar, de första partiklarna ska cirkulera i PS Booster precis i slutet av året.

Boosterns metamorfos

• Strömförsörjning:Ett nytt strömförsörjningssystem, liknande den som installerades för PS (POPS), baserat på effektomvandlare och kondensatorer och kallas POPS-B, har installerats i en ny byggnad ovan mark. Effektomvandlarna kommer att förse magneterna med en elektrisk intensitet på 5500 ampere, jämfört med 4000 ampere tidigare. Över 95% av boosterns effektomvandlare har bytts ut sedan Long Shutdown 1. Cirka 318 nya omvandlare, från 1 kW till flera MW, leverera alla komponenter i acceleratorn.
• Kylning:Booster har ett nytt kylsystem, med kyltorn i två renoverade byggnader.
• Injektion och utstötning:För att klara ökningen av energi och användningen av negativa vätejoner vid injektion, överföringslinjerna från Linac 4 till Booster och från Booster till PS har alla bytts ut. Detta inkluderar nya magneter (kickers, septa, dipoler, fyrdubbar och korrigerare), ny instrumentering och nya stråltippar. Eftersom den består av fyra överlagrade ringar, Booster kräver ett särskilt sofistikerat partikeldistributionssystem.
• Acceleration:Det nya accelerationssystemet består av tre strukturer, varje hus har åtta hålrum byggda med ett magnetiskt material som kallas FineMet.
• Magneter:I överföringslinjerna och själva Boosterringen, cirka 60 magneter har bytts ut eller renoverats.
• Säkerhet och instrumentering:En mängd nya sensorer, strålpositionsmonitorer, strålförlustmonitorer, trådskannrar, etc. har installerats för att övervaka och mäta partikelstrålarna. Enheter för att stoppa strålen eller partiklar som avviker från banan har lagts till ringen. Bland dessa, ett kollimeringssystem som kallas en "absorber/skrapa", är den senaste enheten som ska installeras i Booster. Dessa enheters roll är ännu mer avgörande nu när strålen är tätare.