Instrumen diagnostik sinar baru yang dikembangkan oleh para peneliti di QUASAR Group Universitas Liverpool kini beroperasi penuh di Large Hadron Collider (LHC), akselerator partikel paling kuat di dunia. Hal ini menandai kemajuan signifikan dalam bidang fisika akselerator, yang memungkinkan pemantauan berkas partikel berenergi tinggi yang lebih presisi dan non-invasif.
Tantangan Pengukuran Balok
Mengukur sifat berkas partikel pada energi ekstrim adalah tugas yang rumit. Metode tradisional sering kali mengganggu sinar itu sendiri, sehingga mengurangi keakuratan eksperimen. Perangkat baru, yang dikenal sebagai monitor Beam Gas Tirai (BGC), mengatasi tantangan ini dengan menyediakan pengukuran non-invasif yang berkelanjutan di seluruh siklus operasional LHC.
Cara Kerja Tirai Gas Balok
Monitor BGC menggunakan lembaran gas neon ultra-tipis—sebuah “tirai”—yang berinteraksi dengan berkas proton atau ion timbal yang bersirkulasi. Interaksi ini menghasilkan kilatan cahaya fluoresensi samar yang ditangkap oleh sistem optik canggih. Dengan menganalisis kilatan cahaya ini, para ilmuwan dapat menentukan ukuran dan kualitas pancaran sinar dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, mulai dari tahap injeksi awal (450 GeV) hingga energi puncak LHC (6,8 TeV).
Perkembangan Bertahun-tahun Berpuncak pada Kesuksesan
Teknologi di balik monitor BGC dirancang dan disempurnakan selama lebih dari satu dekade di QUASAR Group. Dipimpin oleh Profesor Carsten P. Welsch, tim ini mengatasi berbagai kendala teknis, termasuk kompatibilitas vakum, desain optik, dan integrasi perangkat lunak. Perangkat ini menjalani pengujian ekstensif di Cockcroft Institute sebelum dipasang di CERN.
Kinerja Tervalidasi dan Dampak di Masa Depan
Kinerja monitor BGC telah melampaui ekspektasi, memberikan pengukuran presisi tinggi untuk berkas proton dan ion berat. Validasi independen mengonfirmasi bahwa hasilnya sangat selaras dengan diagnostik LHC yang telah ada, seperti Teleskop Radiasi Beam Synchrotron dan pemindaian pancaran pada eksperimen ATLAS dan CMS.
Persetujuan monitor BGC untuk pengoperasian berkelanjutan (~2.000 jam per tahun) membuka pintu bagi sistem serupa di fasilitas penelitian besar lainnya. Ini termasuk Sumber Spalasi Eropa di Swedia, Electron Ion Collider di AS, dan bahkan aplikasi akselerator medis.
“Pencapaian ini menunjukkan bagaimana inovasi berbasis universitas dapat secara langsung membentuk alat yang menjaga agar instrumen ilmiah terbesar di dunia tetap berjalan,” kata Profesor Welsch. “Ini adalah momen yang sangat membanggakan bagi Liverpool dan bagi semua mahasiswa serta peneliti yang berkontribusi dalam perjalanan luar biasa ini.”
Monitor BGC mewakili langkah maju yang signifikan dalam teknologi akselerator, memungkinkan kontrol dan pemantauan berkas partikel yang lebih tepat di fasilitas ilmiah terkemuka di dunia.
