SuperKEKB di Tsukuba, Jepang, mungkin terdengar seperti nama tokoh superhero dari manga, tapi kenyataannya, ini adalah akselerator partikel yang ambisinya melampaui batas komik: mencapai tingkat tumbukan partikel tertinggi di dunia. Namun, ambisi besar seringkali diiringi tantangan besar. Salah satunya adalah masalah Sudden Beam Loss (SBL), yang sedikit banyak mengganggu pesta para fisikawan. Ibarat lagi seru-serunya masak rendang, eh, gasnya habis!
Membongkar Misteri Kehilangan Sinar Misterius (SBL)
SBL adalah momen dramatis ketika arus sinar vertikal tiba-tiba anjlok, minimal sepuluh persen. Kejadian ini memaksa proses dihentikan dalam hitungan milidetik. Yang bikin gregetan, penyebab pastinya masih misteri. Ada teori yang bilang ini gara-gara orbit sinar yang joget-joget nggak jelas, bikin ukuran sinar membengkak. Tapi ada juga yang bilang, pembengkakan itu justru mulai duluan sebelum jogetnya dimulai. Jadi, yang mana duluan, ayam atau telur? Eh, maksudnya orbit sinar yang joget atau sinarnya yang membengkak?
SBL bukan cuma bikin eksperimen jadi zonk, tapi juga berpotensi merusak komponen akselerator yang harganya bikin dompet menjerit. Karena itu, mencari tahu akar masalah dan menemukan solusinya jadi prioritas utama. Bayangkan kalau mobil balap super cepatmu tiba-tiba mogok karena masalah sepele, kan kesel?
Mata-Mata Sinar: Mengintai Gerak-Gerik Partikel
Untuk mengungkap dalang di balik SBL, tim SuperKEKB memasang dua monitor ukuran sinar turn-by-turn yang canggih. Satu menggunakan sinar-X untuk mendiagnosis ukuran sinar, satunya lagi menggunakan cahaya tampak untuk mengawasi perubahan orbit dan pembengkakan ukuran. Keduanya bekerja keras mengumpulkan data, seperti detektif yang mengintai tersangka.
Kecepatan revolusi akselerator partikel yang mencapai 99,4 kHz menuntut penggunaan komponen imaging yang super cepat. Tim menggunakan kamera CMOS Mikrotron EoSens 1.1 CXP2 yang terhubung ke frame grabber BitFlow Claxon CXP4 PCIe. Kombinasi ini memungkinkan transfer data hingga 50 gigabit per detik. Kecepatan transfer data ini krusial untuk menangkap momen-momen penting sebelum terjadinya SBL.
Kamera Mikrotron dioperasikan secara sinkron dengan frekuensi revolusi SuperKEKB. Data gambar yang ditangkap disimpan terus-menerus di ring buffer 2GB milik frame grabber BitFlow. Data ini baru dipindahkan ke disk server untuk analisis offline setelah terjadi beam aborted. Jadi, datanya aman tersimpan meskipun eksperimen gagal.
Dengan memperkecil ukuran Region-of-Interest (ROI) kamera, sistem monitor sinar-X mampu menangkap 99.400 frame per detik. Sementara sistem cahaya tampak, dengan ROI dua kali lebih besar, beroperasi pada kecepatan 49.700 frame per detik. Artinya, profil sinar diukur setiap dua putaran, bukan setiap putaran. Strategi ini memungkinkan pengamatan yang lebih detail dan hemat resource.
Membedah Pola Sinar: Dari Normal Hingga Ngaco
Kecepatan transmisi CXP-12 dari frame grabber BitFlow memungkinkan para fisikawan SuperKEKB untuk membedakan berbagai pola sinar yang berkembang sebelum terjadinya SBL. Ibaratnya, mereka bisa melihat perbedaan antara orang yang cuma kecapekan sama orang yang mau pingsan.
Gabungan pengamatan dari sistem monitor sinar-X dan cahaya tampak menghasilkan skenario yang mungkin terjadi saat SBL. Para fisikawan berteori bahwa perubahan orbit sinar dapat menyebabkan peningkatan tekanan vakum secara tiba-tiba di bagian damping SuperKEKB, dengan iradiasi sebagai sumber yang mungkin. Ketika sinar menabrak komponen vakum, seperti beam collimator, akibatnya adalah kehilangan arus sinar dan SBL.
Namun, teori ini belum sepenuhnya terkonfirmasi. Untuk mengeksplorasi kemungkinan lain, SuperKEKB sedang mengembangkan monitor ukuran sinar-X yang lebih canggih yang menggabungkan sensor silicon-strip dengan ADC yang kuat. Penelitian ini terus berlanjut, mencari titik terang di tengah kegelapan misteri SBL.
Mengoptimalkan Frame Grabber untuk Keperluan Masa Depan
Frame grabber BitFlow Claxon CXP4 juga mampu menangani 4 x 1-link kamera, 2 x 2-link kamera, atau kombinasi keduanya. Setiap link mendukung akuisisi data hingga 12,5 Gb/s. Selain itu, frame grabber ini juga menyediakan uplink berkecepatan rendah di semua link, sinkronisasi kamera yang akurat, dan daya yang aman hingga 13W ke semua kamera per link. Ini adalah solusi akuisisi data yang fleksibel dan mumpuni.
Dengan deterministic yang tinggi dan latensi rendah, frame grabber ini juga memastikan sinkronisasi kamera yang akurat. Ditambah dengan kemampuan power delivery yang aman, Claxon CXP4 jadi pilihan tepat untuk aplikasi imaging yang menuntut performa tinggi dan stabilitas. Ibaratnya, ini adalah gear andalan untuk para gamer profesional, tapi dalam dunia fisika partikel.
Peningkatan tekanan vakum akibat perubahan orbit sinar menjadi salah satu hipotesis utama penyebab SBL. Tetapi, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengonfirmasi hipotesis ini dan mencari solusi yang efektif.
Teknologi nano-beam dan sudut tumbukan besar yang digunakan SuperKEKB memang revolusioner, tetapi juga rentan terhadap masalah seperti SBL. Oleh karena itu, pengembangan sistem monitoring yang canggih menjadi krusial untuk menjaga stabilitas operasi akselerator.
Terlepas dari tantangan yang ada, upaya untuk memahami dan mengatasi SBL adalah langkah penting untuk membuka pintu menuju penemuan-penemuan baru dalam fisika partikel. Siapa tahu, suatu hari nanti kita bisa memecahkan misteri alam semesta berkat kerja keras para ilmuwan SuperKEKB.
Meskipun Sudden Beam Loss masih menjadi momok bagi para fisikawan di SuperKEKB, pengembangan teknologi imaging yang canggih dan analisis data yang mendalam memberikan harapan baru. Dengan terus menggali misteri SBL, kita semakin dekat untuk mengungkap rahasia alam semesta, satu partikel pada satu waktu.
