3D Systems 3D stampa le barre di raffreddamento per l’acceleratore di particelle LHCb SciFi Tracker del Cern di Ginevra

3D Systems 3D stampa le barre di raffreddamento per il CERN LHCb SciFi Tracker

LHC, il Large Hadron Collider al CERN di Ginevra, è la macchina più grande e complessa mai costruita dall’uomo. Mentre il CERN è noto come utente di AM per la prototipazione , solo di recente il centro ha iniziato a cercare AM per la produzione effettiva di parti . Una di queste parti è un set di tubi di raffreddamento stampati in 3D per il nuovo tracker in fibra scintillante, o LHCb SciFi Tracker. Il componente altamente specializzato è stato prodotto da 3D Systems , utilizzando la tecnologia di stampa 3D DMP a fusione di polvere di metallo, e ha vinto il LHCb Industry Award 2019.


L’LCH è ora nel mezzo di un aggiornamento durante il cosiddetto lungo periodo di spegnimento. LHC Run 2 si è concluso un anno fa. L’esperimento LHCb è stato in gran parte smantellato e un rilevatore quasi completamente nuovo è ora in costruzione. LHCb sta per esperimento “Large Hadron Collider beauty”. È essenzialmente un punto lungo l’acceleratore lungo 27 chilometri in cui gli adroni (particelle “grandi”) si scontrano e generano miliardi di particelle molto più piccole, subatomiche (vale a dire i “quark di bellezza” ma anche molti altri). L’LHCb acquisisce i dati relativi alla collisione per cercare di capire cosa è successo, subito dopo il Big Bang, quando è nato l’Universo.

Un nuovo LHCb sarà inaugurato nel 2021. Quasi tutti i sotto-rivelatori di LHCb saranno sostituiti o aggiornati durante l’arresto in corso di LHC e i rivelatori appena aggiornati beneficeranno degli sviluppi tecnologici più recenti. Questi, ovviamente, includono la stampa 3D in metallo. I fisici e gli ingegneri di LHCb sono stati assistiti nei loro sforzi da diverse aziende che hanno collaborato strettamente con LHCb. I loro contributi sono stati cruciali per garantire il successo dell’aggiornamento dell’esperimento.

La collaborazione LHCb ha selezionato quest’anno quattro di queste società, 3D Systems, Automation NV, LETI-3S e SOMACIS per gli LHCb Industry Awards, e ha assegnato questi premi a una cerimonia speciale che ha avuto luogo durante l’incontro di collaborazione plenaria che si è tenuto questa settimana a CERN.

3D Systems riceve il premio per la produzione di una serie di sottili barre di titanio stampate in 3D con canali di raffreddamento incorporati per lo SciFi Tracker del rivelatore LHCb. La sfida era quella di realizzare tubi di raffreddamento con una forma molto complessa in uno spazio ristretto, pareti molto sottili per conduttanza termica, combinate con tolleranze meccaniche molto strette (planarità di 50 micron), divise in sottosezioni per minimizzare l’effetto di diversi coefficienti di dilatazione termica e avere una superficie di incollaggio efficace.

Il tracker in fibra scintillante, SciFi, sarà posizionato dietro il magnete dipolo di LHCb (vedi immagine sopra). Il magnete viene utilizzato per rallentare le particelle dopo una collisione. Valutando la traiettoria di questo rallentamento, che varia a seconda della dimensione / energia della particella (a questo livello è sostanzialmente la stessa cosa), il computer è in grado di identificare ogni particella diversa. Le fibre scintillanti emettono luce quando una particella interagisce con esse e la piccola quantità di luce emessa viene raccolta dai fotomoltiplicatori di silicio (SiPM) che la convertono in segnali elettrici. I SiPM funzionano a basse temperature, circa -40 ° C, e sono quindi collegati alle barre di raffreddamento (come mostrato nell’immagine seguente).

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