Los hadrones Linacs del CERN son aceleradores lineales que aceleran los haces de hadrones desde un punto muerto para ser utilizados por los aceleradores circulares más grandes en la instalación.
Lista de aceleradores de partículas actuales en el CERN | |
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Linac 3 | Acelera los iones |
ANUNCIO | Decelera los antiprotones |
LHC | Choca protones o iones pesados |
LEIR | Acelera los iones |
PSB | Acelera protones o iones |
PD | Acelera protones o iones |
SPS | Acelera protones o iones |
Linac
El Linac [1] , algunas veces denominado PS Linac [2] y mucho más tarde Linac 1 , [3] fue el primer acelerador lineal del CERN, construido para inyectar protones de 50 MeV en el Sincrotrón de Protones (PS). Concebido a principios de la década de 1950, su diseño principal se basó en un acelerador similar en AERE en Inglaterra. [4] Los primeros haces se aceleraron en 1958, a corrientes de 5 mA y una longitud de pulso de 20 μs, que era el récord mundial en ese momento. [4] El acelerador estaba en pleno funcionamiento en septiembre de 1959, cuando se alcanzó por primera vez la energía de diseño de 50 MeV. [4] [5]
A partir de entonces, el Linac vivió una fase de rápido desarrollo y mejora constante de los parámetros de salida. Esto culminó en 1978, cuando se pudo alcanzar una corriente de protones máxima de 70 mA con longitudes de pulso de 100 μs. [4] A partir de 1972, el Linac ya no entregó los protones directamente al PS, sino al Proton Synchrotron Booster (PSB). El PSB se había construido para permitir energías más altas de los haces de protones antes de que entren en el PS.
Después de que Linac 2 se hizo cargo de la tarea de acelerar los protones en 1978, el Linac continuó utilizándose como un banco de pruebas confiable para nuevos desarrollos. Esto incluyó la prueba y la implementación de un cuadrupolo de radiofrecuencia como acelerador inicial, que sustituye el original generador de Cockcroft-Walton en 1984. Además, formas de crear y acelerar deuterones, a-partículas y H - átomos fueron desarrollados. Estos últimos se utilizaron como haces de prueba para LEAR . [4] Desde finales de 1986 en adelante, el Linac también se utilizó para acelerar los iones de oxígeno y azufre . [6] [7]
El Linac dejó de usarse en experimentos en el verano de 1992. [8] Luego fue desmantelado y retirado de su túnel para dejar espacio al Linac 3; cuya construcción comenzó en octubre de 1992 después de que el Linac fuera retirado del túnel. Partes del Linac permanecen como piezas de museo en la exhibición del Microcosmos . [9]
Linac 2
Linac 2 , al principio simplemente conocido como el nuevo Linac [10], fue anunciado en 1973. [11] Se decidió construir un nuevo acelerador lineal, ya que el antiguo Linac no podía seguir el ritmo de los avances técnicos del otro. máquinas dentro del complejo de aceleradores del CERN. Linac 2 reemplazó al Linac como fuente principal de haces de protones del CERN en 1978. Mantuvo la misma energía de haz de 50 MeV, pero permitió haces más intensos con corrientes de haz de hasta 150 mA y una duración de pulso más larga de 200 μs. [12]
Originalmente, se había discutido mejorar aún más el primer Linac en lugar de construir un acelerador lineal completamente nuevo. Sin embargo, rápidamente quedó claro que los costos de dicha actualización serían casi tan elevados como los del nuevo Linac. Otro hecho a favor de esta nueva construcción fue la posibilidad de garantizar una transición fluida de un Linac a otro sin ningún tiempo de inactividad en el medio. Además, este enfoque de dos linac significó que el antiguo Linac podría proporcionar un respaldo al nuevo Linac durante los primeros años de funcionamiento.
La construcción del Linac 2 comenzó en diciembre de 1973, con un presupuesto estimado de 21,3 millones de CHF, y se completó en 1978. [13] El Linac 2 tenía 36 metros de largo y estaba ubicado a nivel del suelo en el sitio principal del CERN. Estaba ubicado en un edificio paralelo al antiguo túnel de Linac. [14]
A lo largo de su vida útil, Linac 2 pasó por varias actualizaciones para mantenerse al día con los avances del sistema de aceleración del CERN. La actualización más importante fue la sustitución del antiguo generador Cockcroft-Walton de 750 kV por un cuadrupolo de radiofrecuencia en 1993. Esto elevó la corriente de salida a 180 mA. [15]
A finales de la década de 2000, se consideró si actualizar Linac 2 o construir un nuevo Linac para inyectar partículas en HL-LHC. Al final se tomó la decisión de construir un nuevo acelerador, el Linac4 para suceder al Linac 2 en 2020. El Director de Aceleradores del CERN apagó el Linac 2 el 12 de noviembre de 2018 a las 15:00, y posteriormente fue dado de baja como parte del Inyector LHC. Proyecto de actualización. En el proceso de desmantelamiento, Linac 2 se desconectó de los otros aceleradores del CERN, por lo que ya no se puede utilizar para inyectar partículas en aceleradores o experimentos del CERN. Sin embargo, gran parte del hardware del acelerador Linac 2 se deja intacto (a partir de octubre de 2019), con la esperanza de convertirlo en una exposición sobre la historia del CERN. [14]
Linac 3
Linac 3 , también conocido como Lead Linac [16] se construyó dentro del antiguo túnel de Linac 1 y se puso en servicio en el verano de 1994 (la construcción comenzó en octubre de 1992). Había sido construido especialmente para acelerar iones pesados, luego de pruebas con Linac 1 y una creciente demanda de la comunidad científica sugirió construir un nuevo Linac dedicado específicamente a esta tarea. [6] Las partículas aceleradas son principalmente iones de plomo , que se proporcionan al Proton Synchrotron Booster (PSB), LHC y experimentos de objetivos fijos en el SPS y LEIR . Para la puesta en servicio de LEIR, también se aceleraron los iones de oxígeno. [17]
Después de los preparativos a partir de 2013, Linac 3 se adaptó para acelerar los iones de argón en 2015. Estos fueron utilizados por el experimento NA61 / SHINE . [18] [19]
De manera similar, Linac 3 aceleró los iones de xenón en 2017 para el programa de física de objetivo fijo de NA61. El 12 de octubre de 2017, estos se entregaron al Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para una serie única de toma de datos: por primera vez, los iones de xenón se aceleraron y chocaron en el LHC. Durante seis horas, los cuatro experimentos del LHC podrían tomar datos de los iones de xenón en colisión. [20]
Se espera que Linac 3 permanezca en uso al menos hasta 2022. [21]
Linac4
Linac4, algunas veces denominado de manera imprecisa Linac 4 , es un acelerador lineal actual que reemplaza al Linac 2 retirado. A diferencia de sus predecesores, Linac4 acelera los iones de hidrógeno negativos a una energía de 160 MeV. [22] Luego, los iones se inyectan en el Proton Synchrotron Booster (PSB), donde ambos electrones se eliminan de cada uno de los iones de hidrógeno y, por lo tanto, solo queda el núcleo que contiene un protón. Al usar iones de hidrógeno en lugar de protones, la pérdida del haz en la inyección se reduce y simplifica y esto también permite que se acumulen más partículas en el sincrotrón. [23]
El CERN aprobó la construcción de Linac4 en junio de 2007. El proyecto se inició en 2008. [9]
Linac4 se ha construido en su propio túnel, paralelo a Linac 2, en el sitio principal del CERN. La razón para construir el acelerador en su propio túnel nuevo es que su construcción podría tener lugar simultáneamente con la operación de Linac 2. [14]
Linac4 ha aumentado la energía en un factor de tres con respecto a su predecesor, Linac 2, y alcanza una energía de 160 MeV. Este aumento de energía, cuando se combina con la mayor acumulación de partículas, permitirá que la intensidad del haz se duplique cuando más tarde se envíe al LHC. Esto es parte del aumento de luminosidad planificado del LHC que está previsto para 2021. [24]
enlaces externos
- Vídeo del CERN: Conoce a Linac4
- Vídeo CERN: Visita virtual del Linac4 en 3D
Referencias
- ^ "1959 - 1969: diez años en la vida de una máquina" . Mensajero del CERN . 9 (11): 337–346. Noviembre de 1969.
- ^ Taylor, CS (1964). Alto rendimiento actual del CERN PS Linac .
- ^ Haseroth, H .; Hill, C .; Têtu, P .; Weiss, M .; Wolf, BH; Leible, KD; Spätke, P .; Klabunde, J .; Langenbeck, B. (1986). Aceleración de iones en el CERN Linac 1 .
- ^ a b c d e Historia, desarrollos y desempeño reciente del CERN Linac 1 [Consultado el 18 de julio de 2018]
- ^ Página de inicio del CERN: Acelerador lineal 1 [Consultado el 20 de julio de 2018]
- ^ a b D. J. Warner: Linacs nuevos y propuestos en el CERN: el inyector LEP (e + / e-) y el inyector de iones pesados (Pb) SPS [Consultado el 24 de julio de 2018]
- ^ Wolf, BH; Leible, K .; Spädtke, P .; Klabunde, J .; Langenbeck, B .; Angert, N .; Gough, RA; Staples, J .; Caylor, R .; Howard, D .; MacGill, R .; Tanabe, J .; Haseroth, H .; Hill, C .; Tetu, P .; Weiss, M .; Geller, R. (1987). "Inyector de iones pesados para el CERN Linac 1" . Instrumentos y métodos nucleares en la Investigación Física Sección A . 258 (1): 1–8. Código Bibliográfico : 1987NIMPA.258 .... 1W . doi : 10.1016 / 0168-9002 (87) 90074-X .
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- ^ a b Hübner, Kurt; Carli, Christian; Steerenberg, Rende; Burnet, Jean-Paul; Lombardi, Alessandra; Haseroth, Helmut; Vretenar, Maurizio; Küchler, Detlef; Manglunki, Django; Zickler, Thomas; Martini, Michel; Maury, Stephan; Métral, Elias; Gilardoni, Simone; Möhl, Dieter; Chanel, Michel; Steinbach, Charles; Scrivens, Richard; Lewis, Julian; Rinolfi, Louis; Giovannozzi, Massimo; Hancock, Steven; Plass, Günther; Garoby, Roland (2013). Cincuenta años del Sincrotrón de Protones del CERN: Volumen 2 . arXiv : 1309.6923 . doi : 10.5170 / CERN-2013-005 . ISBN 978-92-9083-391-8. S2CID 117747620 .
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- ^ Página de inicio de SHINE: NA61 / SHINE arroja luz sobre interacciones fuertes [Consultado el 20 de julio de 2018]
- ^ Página de inicio del CERN: Informe del LHC: xenón en acción [Consultado el 20 de julio de 2018]
- ^ Página de inicio del CERN: Acelerador lineal 3 [Consultado el 20 de julio de 2018]
- ^ Informes amarillos del CERN: monografías (18-09-2020). "CERN Yellow Reports: Monografías, Vol. 6 (2020): Informe de diseño Linac4" : 14 MB. doi : 10.23731 / CYRM-2020-006 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Página de inicio del CERN: Acelerador lineal 4 [Consultado el 20 de julio de 2018]
- ^ "El CERN presenta un nuevo acelerador lineal" . Revista de simetría . Consultado el 5 de septiembre de 2017 .