Parçacık fiziğinin en büyük araştırma laboratuvarı olan CERN'de binlerce bilim insanı, fiziğin çözülmemiş bilmecelerini deşifre ediyor. Akıllıca ve esnek bir şekilde kullanılan otomasyon teknolojisi, bilimsel araştırmaları etkin bir şekilde destekler. Festo VTSA valf adası, “Kompakt Müon Solenoidi” dedektörü (CMS) üzerinde dahili deneyin ve mağara havasının analiz süreçlerini kontrol eder.
Yerin derinliklerinde, Cenevre Gölü yakınlarında, CERN'deki (Avrupa Yüksek Enerjili Parçacık Fiziği Örgütü) "Büyük Hadron Çarpıştırıcısı" (LHC) parçacık hızlandırıcısındaki dev dedektörler, atom altı parçacıkların akışını inceler ve güçlü tarafından değerlendirilen devasa miktarda veri toplar. algoritmalar. Modern teknolojiler, bildiğimiz şekliyle kozmosu küçük ölçekte bir arada tutan şeyi büyük ölçekte görünür kılıyor.
Parçacık fiziğinde bir dönüm noktası, 2012 yılında CERN'de Higgs parçacığı olarak adlandırılan atom altı parçacığın keşfiydi. Bilim adamları Robert Brout, François Englert ve Peter Higgs 1960'larda varlığını tahmin ettiler. O zamanlar geçerli olan standart fizik modeline göre, kesinlikle konuşursak, kütle yoktu. Atom altı parçacıklar aslında ışık hızında hareket etmelidir. Dediğim gibi, bu onların kütlelerinin olmayacağı anlamına gelirdi. Bununla birlikte, üç araştırmacı Higgs alanı teorisini geliştirdi. Higgs alanı, balın içinde uçan küreler gibi en küçük parçacıkları yavaşlatır ve varsayıma göre onlara atalet ve dolayısıyla kütle verir. Ve gerçekten de, 50 yıl sonra, zamanı gelmişti: LHC'deki deneylerde, protonlar birbirleriyle çarpışmalarını sağlamak için neredeyse ışık hızına kadar hızlandırıldı. Higgs parçacıkları Higgs alanından salındı ve ölçülebilirdi ve bu nedenle gerçekten tespit edilebilirdi. Maddenin varlığı ispatlandı. Higgs ve Englert 2013'te teorileri için Nobel Fizik Ödülü'nü aldılar, Brout 2011'de öldü.
CERN'de araştırma, nefes kesen boyutlarda bilimsel çalışma demektir. 1954 yılında kurulan ve 22 ülke tarafından yılda yaklaşık bir milyar avro ile finanse edilen araştırma merkezinde, şu anda 2500'den fazla bilim insanı istihdam ediliyor. Dünyanın her yerinden 12.000'den fazla misafir bilim insanı, CERN deneyleri üzerinde çalışıyor. Dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarı, çeşitli deneyler için farklı parçacık türleri sağlayan birkaç bağlantılı hızlandırıcı çalıştırır. Bunlar, protonun yapısını araştırmak için müonları, maddenin yeni hallerini oluşturmak için ağır iyonları ve egzotik çekirdekleri gözlemlemek için radyoaktif iyon ışınlarını içerir.
Dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısı LHC'dir. Çevresi yaklaşık 27 kilometre olan dairesel bir tünelde yerin 100 metre civarında yer almaktadır. LHC, enerjiyi parçacık ışınlarına aktarmak için güçlü elektrik alanları kullanır ve ışınları manyetik alanlar kullanarak sistem boyunca yönlendirir. Parçacıklar, LHC'yi neredeyse ışık hızında - saniyede 11.245 kez - yörüngede dönene kadar daha fazla ivme enerjisi emer. Çarpışırlarsa, dört büyük dedektör - CMS, ATLAS, ALICE ve LHCb - olanları kaydeder.
CMS dedektör 21 metre uzunluğunda, 15 metre çapında ve 12.500 ton ağırlığında, teknolojik olarak gelişmiş bir algılama cihazıdır. 100 milyon ayrı ölçüm öğesinden oluşan saniyede 40 milyona kadar ölçüm gerçekleştirir ve şimdiye kadar yapılmış en karmaşık ve hassas bilimsel araçlardan biri olarak kabul edilir. Ölçüm hatalarından kaçınmak için, tüm etkileyen faktörlerin tanımlanmış toleranslar içinde olması gerekir.
Bu etkileyen faktörler, aynı zamanda, yeraltı deney mağaralarındaki ortamın ve solunan havanın bileşimini de içerir. Sürekli olarak mükemmel durumu belirlemek için, dedektörün içindeki ve dışındaki 100'den fazla ölçüm noktasından hava sürekli olarak çekilir ve analiz edilir. Bu daha da önemlidir çünkü CMS deney adında yer alan “Kompakt” aynı zamanda her yerde ve her noktada hızlı müdahale edemeyeceğiniz anlamına gelir. Çünkü dedektör içerisinde gaz kaçağı veya yangın çıkması gibi kritik bir durumda acil durum açıklıkları ile iç bölgelere erişim 2 haftayı bulabilmektedir.
Geçmişte, her bir hava tahliye noktası için ayrı bir analiz cihazı çalışıyordu ve bu da yüksek maliyetlere yol açıyordu. Bakım çabası ve olası hata oranı da CERN standartları için çok yüksekti. 2016 yılının başından bu yana, VTSA tipi valf adaları, hava akışlarının mümkün olduğunca hızlı bir şekilde analiz cihazlarına yönlendirilmesini sağlamıştır. Yeni çözüm, gereken analiz cihazlarının sayısını 10 kat azaltıyor. Hava akışları artık merkezi olarak bir araya getiriliyor ve aşağı akış analiz cihazlarına atanıyor. VTSA'nın basınçlı havayla kumanda edilen ana valfleri, CMS dedektörünün manyetizmasına karşı duyarsız olma avantajına sahiptir. Valf adası, CERN'de kullanım için bireysel gereksinimleri karşılayacak şekilde yapılandırılmıştır. En önemli teknik uyarlama: tersine çevrilebilir çalışma.
Normal çalışmada, analiz edilecek hava, bir ölçüm hattı üzerinden valf adasından aşağı akış analiz istasyonuna yönlendirilir. Aynı zamanda, diğer tüm metre uzunluğundaki ölçüm hatları, sürekli olarak negatif basınç modunda emilir. Bir sonraki ölçüm hattına geçerken mevcut ortam havası bu nedenle doğrudan ilgili valftedir. Bu esnek uygulama sayesinde, VTSA'nın yüksek kaliteli standart bileşenleri, CMS'ye performans ve maliyet düzeyinde verimlilikte sürdürülebilir bir artış sunan akıllı bir teknik çözüm sunar.
Otomatik hava analizi ortak projesi Ağustos 2015'te başladı; Cihazlar Ekim ayı sonunda teslim edildi. 2016 yılı başında yeni sistem devreye alınmıştır. CERN'de CMS Gaz Güvenliği Sorumlusu Gerd Fetchenhauer, "Bu teknolojinin tedarikçisi olarak Festo'yu seçtik çünkü Festo ürünlerini CERN ve CMS'de tam memnuniyetimizi sağlayacak şekilde kullanıyoruz," diye açıklıyor.
Şimdiye kadar, çoğunlukla bireysel bileşenler satın alındı, ancak kuruluma hazır sistem çözümü, Festo ve CERN arasındaki uzun vadeli işbirliğinde türünün ilk örneğidir ve Büyük Dedektörlerin diğer dedektörlerinde benzer uygulamalar için temel oluşturabilir. Hadron Çarpıştırıcısı. Öyle ki, birçok küçük adım gelecekte de yeni, büyük bilimsel keşiflere yol açar.