يمتد مصادم الهادرونات الكبير (LHC) على مسافة 27 كيلومتراً، ويعتمد على آلاف المغانط من أنواع مختلفة - ثنائية القطب، ورباعية القطب، وسداسية القطب، وثمانية القطب، وعشارية القطب، وغيرها - لتوجيه حزم الجسيمات والتحكم فيها. يؤدي كل نوع مهمة متخصصة، تماماً مثل مكتب باهظ الثمن ومبرَّد بالتبريد العميق، حيث يمتلك الجميع وظيفة محددة جداً ولا يُسمح لأحد بلمس منظم الحرارة.

بعض أهم هذه المغانط تُعرف باسم "الثنائيات الداخلية". هذه المجموعات المكونة من ثلاثة مغانط رباعية القطب (ومن هنا جاء الاسم، الذي يوفر على الجميع اجتماعاً على الأقل) تقع على جانبي التجارب الأربع الرئيسية في مصادم الهادرونات الكبير. مهمتها تركيز حزم الجسيمات بأكبر قدر ممكن من الإحكام قبل اصطدام الجسيمات داخل الكواشف.

كلما كانت الحزم "مضغوطة" بإحكام أكبر، زادت فرص اصطدام الجسيمات. وهذا ما يجعل الثنائيات الداخلية ضرورية لزيادة إضاءة مصادم الهادرونات الكبير، أي عدد الاصطدامات التي تحدث في فترة زمنية معينة. إضاءة أكبر تعني اصطدامات أكثر، ما يمنح الباحثين بيانات أكثر لتحليلها. باختصار: اضغط بقوة أكبر، واحصل على تصادمات أكثر، وتعلّم أكثر عن الكون. الفيزياء مجرد سيارات تصادم بتمويل أفضل.

يشمل جزء رئيسي من مشروع مصادم الهادرونات الكبير عالي الإضاءة المستقبلي (HiLumi LHC) استبدال الثنائيات الداخلية الحالية بجيل أقوى بكثير من المغانط.

يجري العمل خلال فترة التوقف الطويلة الثالثة (LS3). ومؤخراً، قطع الطواقم أول وصلة بينية مغناطيسية، لتبدأ رسمياً عملية الاستبدال. كما زار المدير العام لسيرن مارك طومسون النقطة 1 من مصادم الهادرونات الكبير (تجربة ATLAS) لتسجيل هذه المحطة، وربما للإيماء بإعجاب نحو سلك ضخم جداً يجري قصه.

يقول جان-فيليب توك، رئيس فريق تنسيق LS3: "استبدال هذه المغانط بالثنائيات الداخلية الجديدة لمصادم الهادرونات الكبير عالي الإضاءة أمر بالغ الأهمية لسنوات الإضاءة العالية القادمة. من المفترض أن يصل أول مغناطيس رباعي القطب من الثنائيات الجديدة إلى النفق في بداية عام 2029. وسيتم تركيب 16 وعاءً مبرداً و28 مجموعة مبردة - وهو مشروع ضخم".

الثنائيات الداخلية الجديدة هي نتاج سنوات من البحث والتطوير. وهي تمثل تقدماً تكنولوجياً كبيراً على مغانط النيوبيوم-تيتانيوم العاملة حالياً داخل مصادم الهادرونات الكبير.

فبدلاً من النيوبيوم-تيتانيوم، تستخدم المغانط المطوَّرة ملفات فائقة التوصيل من النيوبيوم-القصدير. وهذا يسمح لها بتوليد مجالات مغناطيسية تصل إلى 11.3 تسلا، أي أقوى بنحو 40% من المجالات التي تنتجها المغانط الحالية. للمرجعية، هذا عدد كبير من التسلا، ولا، ما زلت لا تستطيع استخدامه لشحن هاتفك.

سيتم تركيب المعدات الجديدة حول تجربتي ATLAS وCMS، حيث سيكون معدل الاصطدام المتزايد مهماً بشكل خاص.

تعمل ALICE وLHCb بطريقة مختلفة وتتبعان برامج فيزيائية مختلفة، لذا لا تحتاجان إلى الزيادة نفسها في الإضاءة اللحظية. لذلك يمكن أن تبقى ثنائياتهما الداخلية الحالية في مكانها. ومع ذلك، ستُطوَّر تلك المغانط أيضاً حتى تستفيد التجربتان من الزيادة الإجمالية في الإضاءة - لأنه في سيرن، لا أحد يُترك خارج الترقية.

منذ 7 سبتمبر، تعمل فرق سيرن على تفكيك أجزاء من المصادم على جانبي ATLAS وCMS. الهدف هو إزالة 28 مغناطيساً فائق التوصيل (بما في ذلك الثنائيات الداخلية) المقرر استبدالها.

تمثل العملية نهاية حقبة لعتاد كان جزءاً من مصادم الهادرونات الكبير منذ بنائه.

يقول ماركوس زيرلاوث، قائد مشروع مصادم الهادرونات الكبير عالي الإضاءة: "حدث اليوم محطة رئيسية لسيرن، وخاصة لفريق مشروع HiLumi LHC. تعود الثنائيات الداخلية الحالية إلى مرحلة بناء مصادم الهادرونات الكبير وتم تركيبها في الآلة بين عامي 2005 و2007. وبعد ما يقرب من عشرين عاماً من التشغيل، ستفسح المجال لجيل جديد من مغانط أقوى. من الرائع حقاً مشاهدة هذا التسليم من جيل من الابتكار إلى الجيل التالي".

إذاً وداعاً للثنائيات الداخلية من 2005-2007، التي أمضت ما يقرب من عقدين في تركيز الحزم ولم تسأل يوماً عن