Coordenadas : 49 ° 14′52 ″ N 123 ° 13′50 ″ W / 49.247792 ° N 123.230596 ° W
TRIUMF es el centro nacional de aceleradores de partículas de Canadá . Es considerado el principal laboratorio de física de Canadá , [1] y es considerado constantemente como uno de los principales centros de investigación de física subatómica a nivel internacional. [2] Propiedad y operación de un consorcio de universidades como una empresa conjunta, TRIUMF se encuentra en el campus sur de uno de sus miembros fundadores: la Universidad de Columbia Británica en Vancouver , Columbia Británica . TRIUMF alberga el ciclotrón más grande del mundo , [3] una fuente de protones de 520 MeV, que se denominóIEEE Milestone en 2010. [4] Las actividades de TRIUMF centradas en aceleradores incluyen física de partículas, física nuclear , medicina nuclear , ciencia de materiales y desarrollo de detectores y aceleradores.
Formación | 1968 |
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Propósito | Investigación y desarrollo |
Localización |
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Coordenadas | 49 ° 14′52 ″ N 123 ° 13′50 ″ O / 49.247792 ° N 123.230596 ° W |
Región atendida | Mundial |
Personal | ~ 500 |
Sitio web | triumf |
Hay más de 500 científicos, ingenieros, técnicos, comerciantes, personal administrativo, becarios postdoctorales y estudiantes en el sitio TRIUMF. El laboratorio atrae a más de 1000 investigadores nacionales e internacionales cada año y ha generado más de $ 1 mil millones en actividades de impacto económico durante la última década.
Los científicos de TRIUMF y los físicos universitarios desarrollan e implementan el plan a largo plazo del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Naturales (NSERC) para la física subatómica. [5] TRIUMF utiliza estos planes para desarrollar sus propias prioridades. TRIUMF tiene más de 50 acuerdos internacionales para la investigación científica colaborativa. [6]
El asteroide 14959 TRIUMF recibe su nombre en honor al laboratorio. [7]
Historia
TRIUMF fue fundada en 1968 por la Universidad Simon Fraser , la Universidad de Columbia Británica y la Universidad de Victoria con el fin de satisfacer las necesidades de investigación que ninguna universidad puede proporcionar por sí sola. El acrónimo original, derivado del nombre TRI University Meson Facility, se eliminó y ya no se usa para reflejar el estado actual de TRIUMF como un consorcio de 19 universidades. TRIUMF cuenta actualmente con 19 universidades miembros y asociadas de todo Canadá . [8]
Desde sus inicios como una instalación universitaria local, TRIUMF se ha convertido en un laboratorio nacional sin dejar de mantener fuertes lazos con los programas de investigación de las universidades canadienses. El programa científico se ha expandido desde la física nuclear para incluir física de partículas, ciencia molecular y de materiales, medicina nuclear e investigación y desarrollo de aceleradores.
El ciclotrón de 520 MeV de TRIUMF fue encargado oficialmente el 9 de febrero de 1976 por Pierre Trudeau , el decimoquinto primer ministro de Canadá . En la ceremonia de puesta en servicio, dijo: "Realmente no sé qué es un ciclotrón, pero ciertamente estoy muy feliz de que Canadá tenga uno". [9]
Antes de que se construyera el Riken SRC (ciclotrón de anillo superconductor), TRIUMF era el ciclotrón más grande del mundo en términos de peso y radio de haz o campo magnético. El Riken SRC ahora es más pesado que el ciclotrón TRIUMF, pero TRIUMF tiene el radio de haz más grande y el tanque de vacío más grande. El campo magnético de Riken cubre un radio de 3,5 ma 5,5 m con un radio máximo de haz de aproximadamente 5 metros (200 pulgadas). El campo TRIUMF va de 0 a aproximadamente 320 pulgadas de radio con un radio máximo de haz de 310 pulgadas. Esto se debe a que requiere un campo magnético más bajo para reducir la eliminación de EM.
Directores de laboratorio
Desde sus inicios, TRIUMF ha tenido ocho directores supervisando sus operaciones.
- John Warren - 1968-1971
- John Reginald Richardson - 1971-1976
- Jack Sample - 1976–1981
- Erich Vogt - 1981–1994
- Alan Astbury - 1994-2001
- Alan Shotter - 2001-2007
- Nigel S Lockyer - 2007-2013
- Jonathan A Bagger - 2014-presente
Cronología histórica
1965 - Físicos nucleares de BC acuerdan la instalación de mesones
1968 - John Warren se convierte en el primer director de TRIUMF
1969 - TRIUMF celebra la ceremonia de apertura
1970 - Ceremonia de inauguración
1971 - Comienza el montaje del ciclotrón, Reginald Richardson se convierte en director de TRIUMF
1974 - Cyclotron produce su primer haz
1975 - Se inicia el programa de ciencia de protones, primer haz de protones polarizado, primer experimento μSR en TRIUMF
1976 - Dedicación oficial de Pierre Elliot Trudeau, el Dr. Erich Vogt se convierte en Oficial de la Orden de Canadá, Jack Sample se convierte en director de TRIUMF
1977 - Espectrómetro de resolución media MRS en funcionamiento, primeros doctorados con haces TRIUMF
1978 - Se inició el análisis de activación de neutrones, acuerdo AECL / Nordion para la producción de isótopos médicos, primera producción de yodo-123 en Beamline 4A para su distribución en Canadá
1979 - Se inicia el primer programa de terapia contra el cáncer de piones con línea de luz de piones / muones M13
1980 - Comienza la construcción de la cámara PET (segundo lugar en Canadá), TPC construido para estudiar decas raras (primer uso en un experimento)
1981 - Se inician los estudios de KAON Factory, Erich Vogt se convierte en director de TRIUMF
1982 - Instalación del oleoducto de isótopos al hospital UBC, finalización del programa np y pp, AECL Commercial Products envía los primeros isótopos de TRIUMF
1983 - PET dedicado por la Reina, primer ciclotrón comercial en el sitio, primer estudio de separación de isótopos en línea (ISOL)
1985 - Primer canal de muones de superficie especialmente diseñado, NSERC financia la línea de luz HERA en el laboratorio DESY en Alemania
1986 - Contribución a la línea de luz de 50 MeV a HERA en nombre de Canadá
1987 - Yamasaki recibe la Medalla Imperial (se cita μSR), la instalación TISOL produce el primer haz radiactivo, la Universidad de Manitoba y la Université de Montréal se convierten en miembros asociados, TRIUMF se convierte en la instalación nacional de mesones de Canadá
1988 - EBCO realiza el primer ciclotrón médico de 30 MeV, se financia el estudio de definición del proyecto KAON Factory, la Universidad de Toronto se convierte en miembro asociado
1989 - NRC agrega Tech Transfer al mandato de TRIUMF, la Universidad de Regina se convierte en miembro asociado
1990 - TR-30 instalado, comienza el diseño de ISACI (acelerador de isótopos)
1991 - Buckyballs estudiados por μSR, espectrómetro SASP de segundo brazo completado
1992 - Rob Kiefl gana la medalla Herzberg por estudios MuSR, TISOL Red Giant 12 C (α, γ)
1993 - Comienza la captura de átomos en TRIUMF, se instala el ciclotrón médico TR-13
1994 - Alan Astbury se convierte en director de TRIUMF, ATLAS y LHC se inicia la participación en el CERN
1995 - Comienza el tratamiento del melanoma ocular, TRINAT primero atrapa átomos, componentes del detector HERMES en HERA, comienzan las pruebas comerciales de efecto de radiación con protones
1996 - Construcción de la cámara central de alambre BaBar aprobada
1997 - Comienza la construcción civil de ISAC-I, se aprueba TWIST, comienza la participación de SNO, se propone el experimento DRAGON
1998 - Primera viga de ISAC-I, la Universidad de Carleton y la Universidad de Queens se convierten en miembros asociados, se entrega la cámara de alambre central de BaBar, NSERC financia DRAGON
1999 - La instalación ISOL (isótopo en línea) de corriente de haz de protones más alta del mundo, mediciones de por vida de 37-K en ISAC, TRIUMF se convierte en el Laboratorio Nacional de Física Nuclear y de Partículas de Canadá
2000 - La Universidad de Carleton se convierte en miembro de pleno derecho, la Universidad de McMaster se convierte en miembro asociado, ISAC-II aprobado, ISAC-I acelera el primer haz estable, CSI premiado por un nuevo PET , el espectrómetro 8π se trasladó a TRIUMF
2001 - ISAC primeros isótopos raros acelerados, primer ISAC-I PRL, TUDA y DRAGON comisionados
2002 - Financiamiento inicial de TIGRESS, comienza el desarrollo de TITAN
2003 - La Universidad de Guelph se convierte en miembro asociado, se abre el edificio ISAC-II, se entregan imanes del LHC a Ginebra, Suiza, se reciben las primeras CPU de ATLAS Tier-1
2004 - La Universidad de Toronto se convierte en miembro de pleno derecho, la Universidad de Saint Mary se convierte en miembro asociado, Premio Seaborg a Don Fleming por su trabajo pionero en muonio, radio de carga de 11 Li medido, comienza la colaboración T2K con J-PARC, Premio Synergy por la colaboración entre TRIUMF y Nordion
2005 - 100 ° paciente tratado por melanoma ocular, resultados de TUDA 21 Na (ρ, ρ ') 21 Na publicados, Jean-Michel Poutissou galardonado con Legion of Honor (Francia), primeros resultados de desintegración de muones del experimento TWIST
2006 - DRAGON 26 Al (ρ, γ) 27 Si resultados publicados
2007 - Université de Montréal se convierte en miembro de pleno derecho, Premio Synergy por la colaboración entre TRIUMF y D-PACE, Nigel Lockyer se convierte en director de TRIUMF, primer experimento ISAC-II 11 Li (ρ, t) 9 Medición de Li con MAYA, medición de masa de 11 Li (el ion más ligero y de vida más corta jamás medido en la trampa de Penning)
2008 - Medición TUDA de 18 F (ρ, α) 15 O, TRIUMF forma AAPS (Advanced Applied Physics Solutions) con CECR Asociación de investigación y desarrollo con el laboratorio VECC, Kolkata, India, comienza la medición de masa de 6 He (el más ligero jamás medido)
2009 - TIGRESS en pleno funcionamiento, nueva iniciativa de I + D de radioquímica de Nordion / TRIUMF, TWIST obtiene los resultados finales sobre la desintegración de muones, se completa la actualización de la línea de haces M9
2010 - Comienza el proyecto ARIEL (Laboratorio avanzado de isótopos raros), primer objetivo de actínidos en ISAC
2011 - TRIUMF establece un récord mundial de producción de isótopos [10]
2015 - Un consorcio multidisciplinario liderado por TRIUMF recibe el Premio NSERC Brockhouse Canada de Investigación Interdisciplinaria en Ciencia e Ingeniería por su destacada colaboración en la realización de una solución para la producción segura y confiable del isótopo médico crítico tecnecio-99m utilizando ciclotrones. [11] El consorcio incluye a expertos en física , química y medicina nuclear de TRIUMF, la BC Cancer Agency , el Center for Probe Development and Commercialization (CPDC), el Lawson Health Research Institute y la University of British Columbia [12]
Socios universitarios canadienses
TRIUMF pertenece y es operado como una empresa conjunta por un consorcio de 21 universidades, incluidos 14 miembros titulares y 7 miembros asociados. Las universidades miembros consisten en la Universidad de Alberta , la Universidad de Columbia Británica , la Universidad de Carleton , la Universidad de Guelph , la Universidad de Manitoba , la Universidad de Montréal , la Universidad Simon Fraser , la Universidad de Queen , la Universidad de Toronto , la Universidad de Victoria , la Universidad de Waterloo y Universidad de York . Las universidades asociadas consisten en la Universidad de Calgary , la Universidad McMaster , la Universidad del Norte de Columbia Británica , la Universidad de Regina , la Universidad McGill , la Universidad Saint Mary , la Universidad de Sherbrooke , la Universidad de Winnipeg y la Universidad Western . [13]
Estructura organizativa
La instalación está organizada en cuatro divisiones que se centran en diversos aspectos de la investigación y las operaciones. [14]
División Aceleradora
La División de Aceleradores tiene la responsabilidad operativa, de mantenimiento y de actualización requerida para todas las instalaciones de Ciclotrón de 520 MeV, ISAC y TR-13. La división también tiene la responsabilidad del diseño, la construcción y la puesta en marcha de futuros aceleradores en el sitio, y brinda apoyo para proyectos de aceleradores externos.
División de Ingeniería
La División de Ingeniería tiene responsabilidades generales de ingeniería, diseño y fabricación de componentes mecánicos, estructurales y electrónicos. La división también es responsable de los servicios eléctricos y mecánicos y del mantenimiento del sitio.
División de Ciencias Físicas
La División de Ciencias Físicas es responsable de programar los experimentos aprobados por el Comité de Evaluación Experimental (EEC). La división también es responsable del diseño, instalación, operación y mantenimiento de componentes, sistemas y subsistemas para todas las operaciones experimentales en el sitio de TRIUMF. Por último, también es responsable de la coordinación del apoyo de infraestructura para programas externos.
División de Ciencias de la Vida
La División de Ciencias de la Vida es responsable del apoyo de los proyectos aprobados por el Comité de Evaluación de Proyectos de Ciencias de la Vida (LSPEC) y brinda apoyo para las colaboraciones con el Centro de Investigación de Pacific Parkinson (PPRC), la Agencia de Cáncer de BC (BCCA), Nordion y otras facultades universitarias que dependen en radio-trazadores de TRIUMF para su investigación. Esta división también es responsable del diseño, instalación, operación y mantenimiento de componentes, sistemas y subsistemas para las instalaciones de producción y procesamiento de radioisótopos para trazadores para ser utilizados en proyectos de investigación tanto en TRIUMF como en otros laboratorios. El departamento de medicina nuclear de TRIUMF forma parte de esta división.
Oficina del Director
El Director, apoyado por los Subdirectores de Investigación y Operaciones, tiene responsabilidades generales de supervisión de los siguientes departamentos administrativos: contabilidad y finanzas; Salud ambiental y seguridad; administración general y seguridad; recursos humanos; obtención; seguro de calidad; planificación estratégica; comunicaciones y divulgación; y gestión de la cadena de suministro. Se brinda supervisión adicional al Grupo de Tecnología Aplicada, que consta de varios equipos de trabajo que incluyen Producción de Isótopos, Operaciones de Ciclotrones y Soporte Técnico. Este grupo se centra en la producción de isótopos radiactivos para su uso por la división de isótopos médicos de BWX Technologies, anteriormente Nordion, finalmente desplegada en el desarrollo de fármacos y el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
Innovaciones TRIUMF
TRIUMF Innovations es el brazo de comercialización de TRIUMF, que vincula las actividades de los laboratorios con oportunidades comerciales y de comercialización tangibles. TRIUMF Innovations se estableció en 2017 , reemplazando a Advanced Applied Physics Solutions, Inc. (AAPS), la entidad de comercialización anterior de TRIUMF. [15]
Experimentos
TRIUMF aplica selectivamente su experiencia a otras áreas de investigación y a la generación de oportunidades empresariales. Por lo tanto, el programa básico de física nuclear, de partículas y de aceleradores se ha expandido para cubrir áreas de nicho clave en las ciencias de la vida y la ciencia molecular y de los materiales.
Ciclotrón principal y líneas de haz de protones
En el corazón de TRIUMF se encuentra el ciclotrón de 520 MeV que produce los haces de protones primarios. Una gran parte del programa TRIUMF se basa en estos haces, incluido el ISAC, los programas del Centro de Ciencia Molecular y de Materiales en μSR y β-NMR, y la Instalación de Tratamiento de Protones. La operación del ciclotrón principal ha permitido a TRIUMF adquirir la experiencia necesaria para operar los tres ciclotrones médicos para Nordion y el ciclotrón médico TR-13 que se utilizan para producir isótopos médicos, y ayudar a las empresas a aprovechar las oportunidades comerciales para la venta de ciclotrones y otras tecnologías de aceleradores. .
El ciclotrón de 520 MeV
TRIUMF produce iones de hidrógeno cargados negativamente (H⁻: 1 protón, 2 electrones) a partir de una fuente de iones. Los iones se transportan a través de una línea de haz electrostático evacuado que contiene elementos para enfocar y dirigir el haz sobre 60 m hacia el ciclotrón. El ciclotrón de energía variable de 520 MeV (millones de electronvoltios) acelera estos iones con un campo eléctrico alterno de alta frecuencia y utiliza un imán masivo de seis sectores para confinar el haz en una trayectoria en espiral hacia afuera. Al insertar una lámina de extracción de grafito muy delgada, se tiran, o se eliminan, los electrones del ión H while mientras se permite que el protón pase a través. El protón, debido a que es una partícula cargada positivamente, se desvía hacia afuera debido al campo magnético y se dirige a una línea de haz de protones.
El proceso de aceleración tarda aproximadamente 0,3 ms antes de que el protón alcance las tres cuartas partes de la velocidad de la luz. El éxito de los programas de TRIUMF depende de la capacidad de liberar protones del ciclotrón de forma fiable. Por lo general, el ciclotrón, aunque tiene más de 35 años, tiene un promedio de tiempo de actividad superior al 90% (2000-2007), con un promedio de 15 años poco menos del 90%. Normalmente, el rayo se entrega durante unas 5.000 horas al año con un período de mantenimiento mayor (tres meses) y uno menor (un mes). Las propiedades y capacidades del haz del ciclotrón han mejorado a lo largo de los años como resultado de las actualizaciones de los sistemas y la infraestructura fundamental que proporciona los campos magnéticos y eléctricos y los resonadores de RF , así como el recipiente de vacío, servirán a TRIUMF durante muchos años más.
Las cuatro líneas de haz de protones
TRIUMF tiene cuatro sondas de extracción independientes con varios tamaños de láminas para proporcionar protones simultáneamente a hasta cuatro líneas de haz. Debido a la alta energía del haz de protones, estas líneas de luz utilizan elementos de dirección y enfoque magnéticos en lugar de electrostáticos.
- Línea de haz 1A (BL1A)
- puede entregar protones de 180 a 500 MeV a dos sistemas objetivo. La potencia del haz varía de 50 a 75 kW. El primer objetivo, T1, da servicio a tres canales experimentales. El segundo objetivo, T2, da servicio a dos canales experimentales μSR. Aguas abajo de T2 hay una instalación de 500 MeV utilizada para producir isótopos de estroncio para generadores de imágenes médicas, así como la Instalación de Neutrones Térmicos (TNF).
- Línea de luz 1B
- separa BL1 en el borde de la bóveda del ciclotrón y proporciona a los usuarios internacionales la instalación de irradiación de protones (PIF) que se utiliza para pruebas de radiación de circuitos electrónicos, por ejemplo, imitando la radiación espacial para probar chips de computadora.
- Línea de haz 2A (BL2A)
- capaz de proporcionar haces de protones de 475 a 500 MeV a hasta 50 kW a la instalación objetivo de ISAC que produce haces de iones de isótopos raros para una gran cantidad de experimentos canadienses e internacionales.
- Línea de haz 2C (BL2C)
- utilizado para el programa de terapia de protones para tratar melanomas coroideos (tumores oculares) y la irradiación de protones para producir isótopos de estroncio, que se procesan químicamente y luego se utilizan para generadores de imágenes médicas. Esta línea de haz también tiene la flexibilidad de proporcionar protones de menor energía para los usuarios de PIF. El rango de energía para esta línea es de 70 a 120 MeV.
- Línea de luz 4 norte (BL4N)
- (finalización prevista para 2017), será una nueva línea de luz de 500 MeV utilizada para la expansión propuesta de ISAC con un objetivo de actínidos especializados.
Instalaciones ISAC y ARIEL para haces de isótopos raros
Las instalaciones de ISAC y ARIEL (en construcción) producen y utilizan haces de iones pesados para producir isótopos de vida corta para su estudio. El rayo de protones del acelerador principal se utiliza como rayo conductor en ISAC a través de la línea de luz BL2A y una de las dos estaciones de destino ARIEL a través de la línea de luz BL4N (en construcción) para producir rayos de isótopos exóticos que se aceleran aún más utilizando aceleradores lineales . La segunda estación de destino en ARIEL utiliza un haz de electrones del TRIUMF elinac como haz conductor. Varios experimentos estudian las propiedades y la estructura de estos isótopos exóticos junto con su nucleosíntesis . Entre ISAC-I e ISAC-II, se pueden completar muchos experimentos.
Instalación ISAC-I
En la instalación de ISAC-I, se pueden dirigir protones de 500 MeV de hasta 100 μA hacia uno de los dos objetivos de producción para producir isótopos radiactivos. Los isótopos pasan a través de un tubo calentado a una fuente donde se ionizan, se aceleran fuera de la plataforma de alto voltaje de la fuente hasta 60 kV y se envían a través de un separador de masas para seleccionar el haz de iones de su elección. El haz se transporta en la línea de haz electrostático de transporte de haz de baja energía (LEBT) y se envía a través de un patio de distribución al área experimental de baja energía oa una serie de estructuras de aceleración a temperatura ambiente al ISAC-I de energía media. zona experimental. Los experimentos en ISAC-I incluyen:
Espectrómetro 8π
Un microscopio que se utiliza para examinar el comportamiento de los átomos nucleares producidos, que se recogen en el centro de 8pi donde sufren desintegración radiactiva. El componente principal del espectrómetro 8π son los detectores de germanio hiperpuro que se utilizan para observar los rayos gamma emitidos por los estados excitados de los núcleos hijos. [1]
CONTINUAR
El Detector de Retrocesos y Gammas de Reacciones Nucleares (DRAGON) es un aparato diseñado para medir las tasas de reacciones nucleares importantes en astrofísica, particularmente las reacciones de nucleosíntesis que ocurren en los ambientes explosivos de novas, supernovas y estallidos de rayos X. [2]
Espectroscopía láser
El experimento Collinear Fast-Beam Laser Spectroscopy (CFBS) en TRIUMF está diseñado para explotar la alta intensidad del haz y la capacidad de producción de radioisótopos de la instalación ISAC de TRIUMF, así como las modernas técnicas de enfriamiento del haz de trampa de iones, con el fin de medir la hiperfina. niveles de energía y cambios de isótopos de isótopos de vida corta utilizando espectroscopía láser. [3]
TITÁN
La trampa de iones de TRIUMF para la ciencia atómica y nuclear (TITAN) mide la masa de isótopos de vida corta con alta precisión. Los isótopos radiactivos de ISAC se envían a TITAN para someterse a enfriamiento, reproducción de carga y captura. Todo el proceso ocurre en unos 10 milisegundos, lo que permite estudiar isótopos radiactivos con vidas medias cortas. [4]
TRINAT
TRINAT, la trampa de átomos neutros de TRIUMF, contiene un grupo de átomos neutros suspendidos en un espacio muy pequeño, en alto vacío, lo que permite el estudio de los productos de desintegración de los átomos radiactivos. [5]
Instalación ISAC-II
Los haces de isótopos raros producidos en la instalación ISAC-II se transportan en la línea de haces electrostáticos de transporte de haz de baja energía (LEBT) y se envían a través de un patio de distribución al área experimental de baja energía oa una serie de haces de temperatura ambiente. Aceleradoras de estructuras en el área experimental de media energía del ISAC-I. Para la entrega de alta energía, el haz de tubo de deriva linac (DTL) se desvía hacia el norte a lo largo de una línea de transferencia de curva en S hacia el acelerador lineal superconductor ISAC-II (SC-linac) para acelerar por encima de la barrera de Coulomb (5–11 MeV / u ). TRIUMF comenzó a desarrollar tecnología de aceleradores superconductores en 2001 y ahora es líder en el campo con un gradiente de aceleración demostrado (en beta baja) significativamente por encima de otras instalaciones operativas. Los experimentos en ISAC-II incluyen:
EMMA
El analizador de masas electromagnético (EMMA) (fecha de finalización 2016) es un espectrómetro de masas de retroceso para la instalación ISAC-II de TRIUMF. ISAC-II proporcionará haces intensos de iones radiactivos con masas de hasta 150 unidades de masa atómica a científicos internacionales que estudian la estructura nuclear y la astrofísica nuclear. Las energías de estos rayos dependerán de los núcleos específicos que se aceleren, pero las velocidades máximas típicas oscilarán entre el 10 y el 20% de la velocidad de la luz. [6]
HERACLES
Anteriormente conocido como el conjunto Chalk River / Laval, HERACLES consta de 150 detectores de centelleo que cubren casi 4 pi. Se utilizó en más de una docena de experimentos en los últimos diez años para estudios de multifragmentación a energías intermedias (10 a 100 MeV / A). [7]
TIGRESA
El espectrómetro de escape suprimido de rayos gamma TRIUMF-ISAC (TIGRESS) es un nuevo espectrómetro de rayos gamma de última generación diseñado para un amplio programa de investigación en física nuclear con los haces de iones radiactivos acelerados proporcionados por el acelerador lineal superconductor ISAC-II . [8]
ISAC-I / II
Los experimentos que se enumeran a continuación utilizan ambas instalaciones.
TUDA
Una instalación de propósito general para estudiar reacciones nucleares de importancia astrofísica con detectores de estado sólido . [9]
TÁCTICA
Una cámara de ionización con capacidades completas de reconstrucción de vías para estudiar reacciones de importancia astrofísica. [10]
DSL
La instalación Doppler Shift Lifetimes de TRIUMF , que es una configuración experimental para la medición de la vida útil de los estados excitados de los núcleos. [11]
Centro de datos canadiense ATLAS Tier-1
El experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN utiliza colisiones protón-protón a la energía más alta jamás alcanzada en el laboratorio para buscar el bosón de Higgs , la partícula central del modelo actual de cómo las partículas subatómicas alcanzan masa. ATLAS también buscará fenómenos "más allá del modelo estándar" de la física de partículas, como la supersimetría , las dimensiones extra y la composición de los quarks. El detector ATLAS observará las partículas que emergen de las aproximadamente 900 millones de colisiones protón-protón por segundo y, aunque la electrónica rápida filtrará los eventos de modo que solo se registren aquellos que tengan más probabilidades de ser de interés, ATLAS producirá entre 3,5 y 5,0 petabytes de datos por año (un petabyte es un millón de gigabytes). Además, se producirán conjuntos de datos secundarios que podrían duplicar la cantidad de datos producidos.
Para analizar esta enorme cantidad de información, el CERN está coordinando una red internacional de grandes centros de computación de alto rendimiento que están conectados por herramientas de computación en cuadrícula para que actúen como un gran sistema. Esta red se llama Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). El Centro de datos canadiense Tier-1, ubicado en TRIUMF, trabaja con nueve de los otros centros ATLAS Tier-1 en el mundo para procesar los datos sin procesar producidos por el experimento. Además, los centros de Nivel 2 ubicados en universidades, tanto en Canadá como en el extranjero, se utilizan para procesar aún más los resultados del análisis de Nivel 1 y extraer resultados de física innovadores a partir de los datos. Los centros de Nivel 2 también serán los sitios principales para las simulaciones por computadora de ATLAS, que es una parte integral del análisis de datos.
Centro de Ciencia Molecular y de Materiales
TRIUMF utiliza partículas subatómicas como sondas de la estructura de materiales en el Centro de Ciencia Molecular y de Materiales (CMMS). Las técnicas principales son μSR y β-NMR.
μSR
TRIUMF utiliza una técnica llamada μSR, una potente sonda en materiales como semiconductores, imanes y superconductores. Los haces de muones positivos se crean con sus giros alineados en la misma dirección. Cuando estos rayos se disparan hacia un material, los giros de los muones precesan (se bambolean como una peonza) alrededor de los campos magnéticos locales en el material. Los muones inestables pronto se descomponen en positrones; Dado que estos antielectrones tienden a emitirse en la dirección del giro de los muones, los científicos de μSR pueden examinar cómo los campos magnéticos internos de diferentes materiales han afectado los espines de los muones observando las direcciones en las que se emiten los positrones.
β-RMN
La RMN β detectada es una forma exótica de resonancia magnética nuclear (RMN) en la que la señal de precesión del espín nuclear se detecta a través de la desintegración beta de un núcleo radiactivo. La cuestión central a estudiar es cómo las propiedades electrónicas y magnéticas locales cerca de una interfaz o superficie de nuevos materiales (por ejemplo, un superconductor de alta Tc) difieren de las de la masa.
Desarrollo de detectores
TRIUMF utiliza su experiencia adquirida en el desarrollo de detectores de física nuclear y de partículas, en colaboración con universidades canadienses, para respaldar el desarrollo de detectores avanzados, incluso para las ciencias moleculares y de materiales y la medicina nuclear. El Departamento de Ciencia y Tecnología de TRIUMF diseña y construye sistemas de detectores completos que incluyen mecánica, servicios, electrónica frontal, procesamiento de señales digitales y adquisición de datos.
Laboratorios de Medicina Nuclear
El núcleo del programa de medicina nuclear de TRIUMF es la tomografía por emisión de positrones o imágenes PET, una técnica mediante la cual se combinan pequeñas cantidades de núcleos radiactivos conocidos como radioisótopos con ciertas biomoléculas y se inyectan en el cuerpo. Las biomoléculas se pueden "rastrear" obteniendo imágenes de los productos de desintegración (dos fotones producidos por la desintegración del núcleo radiactivo a través de la emisión de un positrón) fuera del cuerpo. El PET permite determinar cuantitativamente la concentración de compuestos marcados con positrones en el espacio y el tiempo dentro del organismo vivo. La PET es más sensible que cualquier otro método de imagenología humana, como la resonancia magnética o la tomografía computarizada , especialmente para la detección de cáncer.
Las instalaciones del programa PET en TRIUMF incluyen sistemas de ciclotrón para la producción de radioisótopos, laboratorios de química para la síntesis de radiofármacos y laboratorios de control de calidad. TRIUMF utiliza actualmente el ciclotrón médico TR-13 y los sistemas de destino para la producción de 18 F, 11 C y 13 N. Las instalaciones de producción de radiofármacos incluyen la pequeña sala limpia modular en el ciclotrón para la síntesis de 18 F-fluorodesoxiglucosa (FDG). para BCCA, así como tres laboratorios anexos de química para la producción y desarrollo de radiofármacos utilizados en la investigación del cerebro y otros programas en la UBC.
El Pacific Parkinson's Research Center (PPRC) es un programa conjunto TRIUMF / UBC que estudia los trastornos del sistema nervioso central. Aproximadamente el 80% de los estudios están relacionados con la enfermedad de Parkinson y el resto está relacionado con los trastornos del estado de ánimo y la enfermedad de Alzheimer . El programa ha explorado los orígenes, la progresión y las terapias de la enfermedad, así como las complicaciones derivadas de la terapia utilizando imágenes moleculares como herramienta principal.
El Programa de imágenes funcionales en BCCA es una colaboración entre la agencia, TRIUMF, UBC y el BC Children's Hospital . El capital adquirido a través del Fondo de Tecnologías Emergentes de la Autoridad Provincial de Servicios de Salud de BC permitió la compra del primer escáner PET / CT híbrido de la provincia en 2004. El programa clínico PET / CT, ubicado en el Centro de Vancouver de BCCA, fue habilitado por TRIUMF suministrando 18 F, el emisor de positrones radionúclido utilizado en la producción de 18 F-fluorodesoxiglucosa (FDG). La FDG, como marcador del metabolismo de la glucosa, es el trazador que se utiliza en las imágenes oncológicas de PET, un estudio de diagnóstico que se ha convertido en un estándar de atención en el tratamiento de muchos tipos de cáncer.
Instalaciones de irradiación de protones y neutrones
A partir de 1995, TRIUMF ha construido varias líneas de luz que proporcionan haces de protones y neutrones energéticos de baja intensidad para simular la exposición a la radiación en entornos espaciales o terrestres. Incluso a baja intensidad, varios minutos de exposición en estos haces pueden corresponder a años de funcionamiento en el espacio, el aire o la tierra, de modo que se pueden realizar pruebas aceleradas de la electrónica.
Estas instalaciones de TRIUMF, PIF y NIF, han sido reconocidas desde entonces como los principales sitios de prueba para los efectos de la radiación espacial usando protones y, con la capacidad de usar estos protones para producir un espectro de energía de neutrones similar al que se encuentra en las altitudes de las aeronaves y al nivel del suelo. , también es posible realizar pruebas con neutrones. Una gran parte de los usuarios de protones son empresas relacionadas con el espacio canadienses como MDA Corporación , mientras que el uso de neutrones es principalmente por empresas internacionales para la aviónica, la microelectrónica y equipos de comunicaciones, tales como The Boeing Company o Cisco Systems, Inc .
Además, una de las líneas de luz se utilizó para el tratamiento del cáncer de melanoma ocular en el Centro de Terapia de Protones, que se operó en conjunto con la Agencia de Cáncer de BC y el Departamento de Oftalmología de la UBC. Antes de que el tratamiento con protones estuviera disponible, el curso de acción más común era la extirpación del ojo. Otros posibles tratamientos incluyeron la extirpación quirúrgica del tumor (que tiene graves limitaciones) o la implantación de un disco radiactivo en la pared del ojo debajo del tumor durante algunos días. Estas alternativas no eran adecuadas para tumores grandes y podían dañar partes sensibles del ojo, lo que a menudo resultaba en pérdida de la visión. Sin embargo, después de la terapia de protones, los pacientes pueden conservar una visión útil. Los protones entran en el ojo con una energía cuidadosamente controlada y se detienen a una distancia precisa y predecible en el interior. Depositan su energía de movimiento (energía cinética) en una capa muy estrecha, destruyendo las células vivas de esa capa. Debido a que el haz de protones está tan concentrado y deposita su energía de manera tan predecible, podemos destruir con éxito un tumor mientras preservamos mejor las otras partes cercanas del ojo. (El programa de terapia de protones en TRIUMF se suspendió en 2019).
Colaboraciones científicas externas
TRIUMF también participa en el desarrollo y construcción de detectores y equipos para experimentos de física de partículas más grandes ubicados en todo el mundo.
ALFA
La colaboración internacional ALPHA , centrada en atrapar antihidrógeno con experimentos basados en el CERN , incluye miembros de TRIUMF. [16] El equipo de ALPHA-Canadá, dirigido por el científico investigador de TRIUMF Dr. Makoto C. Fujiwara, fue reconocido con el Premio John C. Polanyi de la NSERC 2013 por su trabajo con el equipo de ALPHA en el CERN para comprender la antimateria . [17] El equipo canadiense incluyó a más de una docena de científicos y estudiantes que trabajaban en física de plasma , materia atómica , condensada , partículas , detectores y aceleradores , de la Universidad de Columbia Británica (UBC), la Universidad Simon Fraser (SFU), la Universidad de Calgary , Universidad de York y TRIUMF. [18]
KEK
TRIUMF tiene una relación de colaboración de larga data con la KEK de Japón , que se mejoró aún más en diciembre de 2015 cuando se anunció que cada organización establecería sucursales en la institución respectiva de la otra para facilitar el avance de sus actividades de investigación en física. [19]
Gran Colisionador de Hadrones
Los físicos, ingenieros y personal técnico del acelerador TRIUMF tienen una experiencia única para el diseño y la construcción de piezas críticas del acelerador, como el ensamblaje de calorímetros de tapa terminal de argón líquido para el detector ATLAS . Además, TRIUMF participó en la construcción y adquisición de varios imanes y fuentes de alimentación para el propio LHC. Las contribuciones del acelerador resultantes fueron una parte necesaria de la inversión canadiense en el proyecto. TRIUMF también alberga el centro de datos ATLAS-Canada Tier-1, financiado por la Fundación Canadiense para la Innovación . Este centro procesará previamente los datos sin procesar del experimento antes del análisis por parte de investigadores canadienses y extranjeros. También proporcionará a los expertos en detectores domésticos acceso a datos sin procesar para una calibración y un seguimiento detallados. [20]
SNO
TRIUMF se involucró activamente por primera vez en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO) cuando el proyecto necesitaba ayuda de ingeniería. La oficina de diseño y el taller de máquinas de TRIUMF construyeron componentes clave del detector. [21] Además, los científicos de TRIUMF participaron en el proyecto que fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2015 y el Premio Física Fundamental 2016 por el descubrimiento de la oscilación de neutrinos . [22] [23]
SNOLAB
TRIUMF está involucrado en varios proyectos en SNOLAB . Ejemplos notables incluyen el detector de neutrinos de supernova Helium and Lead Observatory (HALO) que es parte del Sistema de Alerta Temprana SuperNova (SNEWS) [24] y el Experimento de Materia Oscura que usa discriminación de forma de pulso de argón (DEAP), la partícula masiva de interacción débil más sensible ( Detector WIMP) hasta la fecha. [25]
T2K
TRIUMF es parte del experimento de oscilación de neutrinos T2K ( Tokai -to- Kamioka ) en Japón . TRIUMF está involucrado en la construcción de una cámara de proyección de tiempo y detectores de grano fino compuestos de centelleadores de plástico para el detector cercano T2K , para medir las propiedades del haz de neutrinos en su sitio de producción en Tokai antes de viajar 295 km a Kamioka, sobre cuya distancia neutrino Se espera que se produzcan oscilaciones.
Grupo de usuarios de TRIUMF
El Grupo de Usuarios de TRIUMF (TUG) es una comunidad internacional de científicos e ingenieros con un interés especial en el uso de las instalaciones de TRIUMF. Su finalidad es:
- proporcionar un medio formal para el intercambio de información relacionada con el desarrollo y uso de la instalación;
- asesorar a los miembros de toda la organización TRIUMF de los proyectos e instalaciones disponibles;
- proporcionar una entidad que responda a las representaciones de sus miembros para ofrecer asesoramiento y asesoramiento a la administración de TRIUMF sobre políticas e instalaciones operativas.
Cualquier científico calificado puede unirse al grupo de usuarios. Los intereses del grupo son atendidos por un comité elegido (Comité Ejecutivo de Usuarios de TRIUMF o TUEC). Parte de las responsabilidades de TUEC es organizar reuniones en nombre de los miembros si fueran necesarias. Al menos una reunión, la reunión general anual (AGM), se lleva a cabo cada año cerca de principios de diciembre. En los enlaces externos a continuación se incluye un enlace al sitio web de TUG.
Ver también
- Organizaciones de investigación científica del gobierno canadiense
- Organizaciones universitarias canadienses de investigación científica
- Organizaciones canadienses de investigación y desarrollo industrial
Referencias
- ^ "Presupuesto de 2015, capítulo 3.1 - apoyo al sector manufacturero e inversión en investigación avanzada" . Gobierno de Canadá . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Una mirada al interior de TRIUMF, el ciclotrón más grande del mundo" . Revista de Maclean . Revista de Maclean . Consultado el 9 de febrero de 2016 .
- ^ http://www.guinnessworldrecords.com/records-7000/largest-cyclotron/
- ^ "Lista de hitos de IEEE" . Red de historia global IEEE . IEEE . Consultado el 4 de agosto de 2011 .
- ^ "Perspectivas de la física subatómica en Canadá 2006-2016" (PDF) . NSERC . NSERC . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Asociaciones internacionales" . TRIUMF . TRIUMF . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Asteroide (14959) TRIUMF" . Real Sociedad Astronómica de Canadá . Real Sociedad Astronómica de Canadá. Archivado desde el original el 6 de marzo de 2016 . Consultado el 28 de febrero de 2016 .
- ^ "Historia" . TRIUMF: el laboratorio nacional de Canadá para la física nuclear y de partículas . TRIUMF . Consultado el 15 de julio de 2015 .
- ^ "El laboratorio de física de partículas TRIUMF invita a los artistas a conectar la ciencia con la sociedad" . CBC.ca . CBC . Consultado el 9 de febrero de 2016 .
- ^ "TRIUMF ESTABLECE UN RÉCORD MUNDIAL DE PRODUCCIÓN DE ISÓTOPOS" . Morning Post. 21 de diciembre de 2011 . Consultado el 9 de enero de 2012 .
- ^ "Presupuesto 2015, Capítulo 3.1 - Apoyo al sector manufacturero e inversión en investigación avanzada" . Gobierno de Canadá . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Ganadores actuales" . NSERC . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Socios y propietarios de universidades canadienses" . Consultado el 9 de febrero de 2016 .
- ^ "Estructura organizativa" . TRIUMF . Consultado el 9 de febrero de 2016 .
- ^ "Acerca de AAPS" . AAPS, Inc . Consultado el 9 de febrero de 2016 .
- ^ "Colaboración" . CERN . Consultado el 15 de febrero de 2016 .
- ^ "Los miembros canadienses de ALPHA ganan el premio NSERC John C. Polanyi" . CERN . Consultado el 15 de febrero de 2016 .
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- ^ "Canadá y Japón fortalecen su asociación para promover la investigación en física" . Interactions.org . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Centro de datos ATLAS-Canadá Tier-1 en TRIUMF" . TRIUMF . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "Reflexiones sobre el Premio Nobel de Física" . TRIUMF . TRIUMF . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
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- ^ "Laureados" . breakthroughprize.org . Premio Breakthrough . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "HALO: Detector de oportunidad" . TRIUMF . Consultado el 14 de febrero de 2016 .
- ^ "El Experimento DEAP-3600" . DEAP . Consultado el 19 de abril de 2016 .
enlaces externos
- Página de inicio de TRIUMF
- Grupo de usuarios de TRIUMF (TUG)
- Guía TRIUMF para experimentadores habituales y potenciales