Sincrotrón de protones
El sincrotrón de protones ( PS, a veces también conocido como CPS [1] ) es un acelerador de partículas en el CERN . Es el primer sincrotrón del CERN , que comenzó a funcionar en 1959. Durante un breve período, el PS fue el acelerador de partículas de mayor energía del mundo . Desde entonces, ha servido como un preacelerador para los Anillos de Almacenamiento Intersectantes ( ISR ) y el Sincrotrón Super Protón ( SPS ), y actualmente es parte del complejo acelerador del Gran Colisionador de Hadrones ( LHC ). Además de los protones, PS tiene partículas alfa aceleradas , núcleos de oxígeno y azufre , electrones , positrones y antiprotones . [2]
Hoy, el PS es parte del complejo de aceleradores del CERN. Acelera los protones del LHC y de 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 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 del PS, que empuja el haz a 25 GeV. . [3] Luego, los protones se envían al sincrotrón Super Proton y se aceleran a 450 GeV antes de inyectarse en el LHC. El PS también acelera los iones pesados delAnillo de iones de baja energía ( LEIR ) a una energía de 72 MeV, para colisiones en el LHC.
El sincrotrón (como en el sincrotrón de protones ) es un tipo de acelerador de partículas cíclico , descendiente del ciclotrón , en el que el haz de partículas en aceleración 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 la energía creciente 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, provocando 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 del 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 cuadrupolos.se utilizan para enfocar alternativamente horizontal y verticalmente muchas veces alrededor de la circunferencia del acelerador. En teoría, el enfoque de la partícula puede llegar a ser tan fuerte como se desee, y la amplitud de las oscilaciones del 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 diferentes de aceleradores. Una máquina debía ser de tipo estándar, fácil y relativamente rápida y barata de construir: el sincrociclotrón , que lograría colisiones a una energía de centro de masa de 600 MeV. El segundo dispositivo fue una empresa mucho más ambiciosa: un acelerador más grande que cualquier otro que existiera entonces, un sincrotrón que podía acelerar protones hasta una energía de 10 GeV: el PS.
