Sincrotrón de protones
El Proton Synchrotron ( PS, a veces también denominado CPS [1] ) es un acelerador de partículas del CERN . Es el primer sincrotrón del CERN , que comenzó a operar en 1959. Durante un breve período, el PS fue el acelerador de partículas de mayor energía del mundo . Desde entonces, ha servido como preacelerador para los anillos de almacenamiento que se cruzan ( ISR ) y el supersincrotrón de protones ( SPS ), y actualmente forma parte del complejo acelerador del Gran Colisionador de Hadrones ( LHC ). además de protones, PS tiene partículas alfa aceleradas , núcleos de oxígeno y azufre , electrones , positrones y antiprotones . [2]
Hoy, el PS es parte del complejo acelerador del CERN. Acelera protones para el LHC, así como para otras instalaciones experimentales del CERN. Usando una fuente de iones de hidrógeno negativos, los iones se aceleran primero a la energía de 160 MeV en el acelerador lineal Linac 4 . Luego, el ion de hidrógeno se despoja de ambos electrones, dejando solo el núcleo que contiene un protón, que se inyecta en el Proton Synchrotron Booster ( PSB ), que acelera los protones a 2 GeV, seguido por el PS, que empuja el haz a 25 GeV. . [3] Luego, los protones se envían al Super Proton Synchrotron y se aceleran a 450 GeV antes de inyectarlos en el LHC. El PS también acelera los iones pesados delAnillo Iónico de Baja Energía ( LEIR ) a una energía de 72 MeV, para colisiones en el LHC.
El sincrotrón (como en Proton Synchrotron ) es un tipo de acelerador de partículas cíclico , descendiente del ciclotrón , en el que el haz de partículas aceleradas viaja alrededor de una trayectoria fija. El campo magnético que dobla el haz de partículas en su camino fijo aumenta con el tiempo y está sincronizado con el aumento de energía de las partículas. A medida que las partículas viajan alrededor de la trayectoria circular fija, oscilarán alrededor de su órbita de equilibrio , un fenómeno llamado oscilaciones de betatrón .
En un sincrotrón convencional, el enfoque de las partículas circulantes se logra mediante un enfoque débil : el campo magnético que guía las partículas alrededor del radio fijo disminuye ligeramente con el radio, lo que hace que las órbitas de las partículas con posiciones ligeramente diferentes se aproximen entre sí. La cantidad de enfoque de esta manera no es muy grande y, en consecuencia, las amplitudes de las oscilaciones de betatrón son grandes. El enfoque débil requiere una gran cámara de vacío y, en consecuencia, grandes imanes. La mayor parte del costo de un sincrotrón convencional son los imanes. El PS fue el primer acelerador del CERN que hizo uso del principio de gradiente alterno , también llamado enfoque fuerte: imanes cuadripolares .se utilizan para enfocar alternativamente horizontal y verticalmente muchas veces alrededor de la circunferencia del acelerador. En teoría, el enfoque de la partícula puede volverse tan fuerte como uno desee, y la amplitud de las oscilaciones de betatrón tan pequeña como se desee. El resultado neto es que puede reducir el costo de los imanes.
Cuando a principios de la década de 1950 comenzaron a tomar forma los planes para un laboratorio europeo de física de partículas , surgieron dos proyectos aceleradores diferentes. Una máquina iba a ser de tipo estándar, fácil, relativamente rápida y económica de construir: el sincrociclotrón , que lograba colisiones con una energía de centro de masa de 600 MeV. El segundo dispositivo era una empresa mucho más ambiciosa: un acelerador más grande que cualquier otro existente, un sincrotrón que podía acelerar protones hasta una energía de 10 GeV: el PS.
