Адронные линейные ускорители ЦЕРН
 | |
| Текущие объекты по частицам и ядерному оборудованию | |
|---|---|
| БАК | Ускоряет протоны и тяжелые ионы |
| ЛАГЕРЬ | Ускоряет ионы |
| СПС | Ускоряет протоны и ионы |
| Промсвязьбанк | Ускоряет протоны |
| ПС | Ускоряет протоны или ионы |
| Линак 3 | Вводит тяжелые ионы в LEIR |
| Линак4 | Ускоряет ионы |
| ОБЪЯВЛЕНИЕ | Замедляет антипротоны |
| ЕЛЕНА | Замедляет антипротоны |
| ИЗОЛЬДА | Создает пучки радиоактивных ионов. |
| Врачи | Производит изотопы для медицинских целей |
CERN из состояния покоя для использования Адронные ускорители — это линейные ускорители , которые ускоряют пучки адронов в более крупных круговых ускорителях на объекте.
Первый линейный ускоритель ЦЕРН, работавший с 1958 по 1992 год.
Linac 2, работавший с 1978 по 2018 год, использовался для ускорения протонов.
Linac 3, в настоящее время (по состоянию на 2020 год) используется для ускорения ионов.
Linac4, заменивший Linac 2 в 2020 году, ускоряет отрицательные ионы водорода.
Линак
[ редактировать ]Линак [1] , иногда называемый PS Linac [2] и намного позже Linac 1 , [3] был первым линейным ускорителем ЦЕРН, предназначенным для подачи протонов с энергией 50 МэВ в протонный синхротрон (ПС). Его принципиальная конструкция, задуманная в начале 1950-х годов, была основана на аналогичном ускорителе AERE в Англии. [4] Первые пучки были ускорены в 1958 году при токе 5 мА и длительности импульса 20 мкс, что на тот момент было мировым рекордом. [4] Ускоритель заработал на полную мощность к сентябрю 1959 года, когда была впервые достигнута проектная энергия 50 МэВ. [4] [5]
С тех пор Linac пережил этап быстрого развития и постоянного улучшения выходных параметров. Кульминацией этого стал 1978 год, когда удалось достичь максимального протонного тока 70 мА при длительности импульса 100 мкс. [4] С 1972 года ускоритель больше не доставлял протоны непосредственно в PS, а в протонный синхротронный ускоритель (PSB). PSB был построен так, чтобы обеспечить более высокие энергии пучков протонов еще до того, как они попадут в PS.
После того, как в 1978 году Linac 2 взял на себя задачу ускорения протонов, Linac продолжал использоваться в качестве надежного испытательного стенда для новых разработок. Это включало испытания и внедрение радиочастотного квадруполя в качестве начального ускорителя, который заменил оригинальный генератор Кокрофта-Уолтона в 1984 году. Кроме того, были найдены способы создания и ускорения дейтронов, α-частиц и H-частиц. − были разработаны атомы.Последние использовались в качестве тестовых лучей для LEAR . [4] С конца 1986 года ускоритель также использовался для ускорения кислорода и серы . ионов [6] [7]
Летом 1992 года ускоритель прекратили использовать в экспериментах. [8] Затем его вывели из эксплуатации и удалили из туннеля, чтобы освободить место для линейного ускорителя-3; строительство которого началось в октябре 1992 года после демонтажа линейного ускорителя из туннеля. Части линейного ускорителя остаются музейными экспонатами на выставке «Микрокосм» . [9]
Линак 2
[ редактировать ]Linac 2 , вначале называвшийся просто новым Linac. [10] было объявлено в 1973 году. [11] Было решено построить новый линейный ускоритель, поскольку старый ускоритель не мог идти в ногу с техническими достижениями других машин ускорительного комплекса ЦЕРН. Linac 2 заменил Linac в качестве основного источника протонных пучков ЦЕРН в 1978 году. Он сохранил ту же энергию пучка 50 МэВ, но позволял получать более интенсивные лучи с токами до 150 мА и большей длительностью импульса до 200 мкс. [12]
Первоначально речь шла о дальнейшей модернизации первого линейного ускорителя вместо создания совершенно нового линейного ускорителя. Однако быстро стало ясно, что стоимость такого обновления будет почти такой же высокой, как и стоимость нового Linac. Еще одним фактом в пользу этой новой конструкции была возможность обеспечить плавный переход от одного линейного ускорителя к другому без каких-либо простоев между ними. Кроме того, этот подход с двумя линейными ускорителями означал, что старый линейный ускоритель мог обеспечить резервную копию нового линейного ускорителя в первые годы эксплуатации.
Строительство Linac 2 началось в декабре 1973 года с предполагаемым бюджетом в 21,3 миллиона швейцарских франков и было завершено в 1978 году. [13] Линак-2 имел длину 36 метров и располагался на уровне земли на главной площадке ЦЕРН. Он располагался в здании, параллельном старому туннелю Линак. [14]
За время своего существования Linac 2 претерпел несколько обновлений, чтобы идти в ногу с достижениями ускорительной системы ЦЕРН. Самой важной модернизацией стала замена старого генератора Кокрофта-Уолтона напряжением 750 кВ на радиочастотный квадруполь в 1993 году. Это увеличило выходной ток до 180 мА. [15]
В конце 2000-х годов рассматривалось вопрос о том, модернизировать линейный ускоритель-2 или построить новый линейный ускоритель для ввода частиц в HL-LHC. В конце концов было принято решение построить новый ускоритель Linac4, который заменит Linac 2 в 2020 году. Linac 2 был выключен 12 ноября 2018 года в 15:00 директором по ускорителям ЦЕРН и впоследствии выведен из эксплуатации как часть инжектора LHC. Обновление проекта. В процессе вывода из эксплуатации Linac 2 был отключен от других ускорителей CERN, поэтому его больше нельзя использовать для ввода частиц в ускорители CERN или для экспериментов. Однако большая часть оборудования ускорителя Linac 2 осталась (по состоянию на октябрь 2023 года) на месте, и теперь ее можно посетить в рамках экскурсии.
Линак 3
[ редактировать ]Linac 3 , также называемый ведущим ускорителем [16] был построен внутри бывшего туннеля Линак-1 и сдан в эксплуатацию летом 1994 г. (строительство началось в октябре 1992 г.). Он был специально сконструирован для ускорения тяжелых ионов после испытаний с Linac 1 и растущего спроса со стороны научного сообщества, который предложил построить новый Linac, специально предназначенный для этой задачи. [6] Ускоренными частицами являются в основном ионы свинца , которые поставляются на БАК и в эксперименты с фиксированной мишенью на SPS и LEIR . Для ввода в эксплуатацию LEIR также было ускорено ускорение ионов кислорода. [17]
После подготовки, начатой в 2013 году, Linac 3 был адаптирован для ускорения ионов аргона в 2015 году. Они использовались в эксперименте NA61/SHINE . [18] [19]
Аналогичным образом, Linac 3 ускорил ионы ксенона в 2017 году для физической программы NA61 с фиксированной целью. 12 октября 2017 года они были доставлены на Большой адронный коллайдер (БАК) для уникального сбора данных: впервые ионы ксенона были ускорены и столкнулись на БАК. Четыре эксперимента БАКа в течение шести часов могли собирать данные о сталкивающихся ионах ксенона. [20]
Ожидается, что Linac 3 будет использоваться как минимум до 2022 года. [21]
Линак4
[ редактировать ]Linac4 (ЦЕРН использует это имя/написание), иногда неточно называемый Linac 4 (это имя/написание, не используемое ЦЕРН), представляет собой нынешний линейный ускоритель длиной 86 метров, который заменил устаревший Linac 2. В отличие от своих предшественников, Linac4 ускоряет отрицательные водорода ионы , а не протоны, и имеет энергию ускорения 160 МэВ. [22] Затем ионы вводятся в протонный синхротронный ускоритель (PSB), где оба электрона затем отрываются от каждого иона водорода, и, таким образом, остается только ядро, содержащее один протон. Используя ионы водорода вместо протонов, потери пучка при инжекции уменьшаются и упрощаются, а также позволяют большему количеству частиц накапливаться в синхротроне. [23] [24]
ЦЕРН одобрил строительство Linac4 в июне 2007 года. Проект начался в 2008 году. [9]
Linac4 был построен в собственном туннеле, параллельном Linac 2, на главной площадке ЦЕРН. Причина строительства ускорителя в собственном новом туннеле заключается в том, что его строительство может происходить одновременно с работой Линака-2. [14]
Linac4 увеличил энергию в три раза по сравнению со своим предшественником Linac 2 и достиг энергии 160 МэВ. Это увеличение энергии в сочетании с увеличением накопления частиц позволило интенсивности лучей БАК почти удвоиться. [25] Это часть запланированного будущего увеличения светимости БАКа. [26]
Первая инжекция пучка частиц из Linac4 в PSB произошла в декабре 2020 года. [27]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «1959–1969: Десять лет из жизни машины» . ЦЕРН Курьер . 9 (11): 337–346. Ноябрь 1969 года.
- ^ Тейлор, CS (1964). Высокие текущие характеристики CERN PS Linac .
- ^ Хасерот, Х.; Хилл, К.; Тету, П.; Вайс, М.; Вольф, Б.Х.; Лейбле, К.Д.; Шпетке, П.; Клабунде, Дж.; Лангенбек, Б. (1986). Ускорение ионов в линейном ускорителе ЦЕРН 1 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и История, разработки и недавние характеристики Linac 1 ЦЕРН [Проверено 18 июля 2018 г.]
- ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 1 [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ^ Перейти обратно: а б DJ Warner: Новые и предлагаемые линейные ускорители в ЦЕРНе: инжектор LEP (e+/e-) и инжектор тяжелых ионов (Pb) SPS [Проверено 24 июля 2018 г.]
- ^ Вольф, Б.Х.; Лейбле, К.; Спадтке, П.; Клабунде, Дж.; Лангенбек, Б.; Ангерт, Н.; Гоф, РА; Стейплс, Дж.; Кэйлор, Р.; Ховард, Д.; МакГилл, Р.; Танабэ, Дж.; Хасерот, Х.; Хилл, К.; Тету, П.; Вайс, М.; Геллер, Р. (1987). «Инжектор тяжелых ионов для линейного ускорителя ЦЕРН 1» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 258 (1): 1–8. Бибкод : 1987NIMPA.258....1W . дои : 10.1016/0168-9002(87)90074-X .
- ^ Сервер документов ЦЕРН: первый резервуар линейного ускорителя 1 [Проверено 28 ноября 2011 г.]
- ^ Перейти обратно: а б Хюбнер, Курт; Карли, Кристиан; Стееренберг, Ренде; Бернет, Жан-Поль; Ломбарди, Алессандра; Хасерот, Гельмут; Вретенар, Маурицио; Кюхлер, Детлеф; Манглунки, Джанго; Зиклер, Томас; Мартини, Мишель; Мори, Стефан; Метраль, Элиас; Жилардони, Симона; Мёль, Дитер; Шанель, Мишель; Штайнбах, Чарльз; Скривенс, Ричард; Льюис, Джулиан; Ринольфи, Луи; Джованноцци, Массимо; Хэнкок, Стивен; Пласс, Гюнтер; Гароби, Роланд (2013). Пятьдесят лет протонному синхротрону ЦЕРН: Том 2 . arXiv : 1309.6923 . doi : 10.5170/CERN-2013-005 . ISBN 978-92-9083-391-8 . S2CID 117747620 .
- ^ «Новый Линак + «старый» Бустер = много протонов» [Новый Линак + «Бустер» = умножение протонов]. Бюллетень ЦЕРН (45). Женева: ЦЕРН: 1–2. 6 ноября 1978 г.
- ^ «Новый ускоритель» [Новый ускоритель] Бюллетень ЦЕРН (46). Женева: ЦЕРН: 1. 12 ноября 1973 г.
- ^ Э. Болтезер и др.: Новый линейный ускоритель CERN на энергию 50 МэВ (1979) [Проверено 10 июля 2018 г.]
- ^ Исследование проекта нового линейного ускорителя на 50 МэВ для CP S (1973 г.) [Проверено 18 июля 2018 г.]
- ^ Перейти обратно: а б «Сказка о миллиарде триллионов протонов» . 30 ноября 2018 г.
- ^ Отчет о техническом проекте Linac4 [Проверено 18 июля 2018 г.]
- ^ «Введение ионов свинца в физику , первое полное ускорение ионов в свинцовом линейном ускорителе». Бюллетень ЦЕРН (24). Женева: ЦЕРН: 1–3. 13 июня 1994 года.
- ^ Дюма, Л. «Работа источника GTS-LHC для адронного инжектора в ЦЕРН» . Физика высоких энергий и ядерная физика . 31 (Приложение 1): 51–54. S2CID 107927154 .
- ^ D Кюхлер и др.: Никогда не используйте источник ионов ECR с аргоном в послесвечении в течение 6 месяцев! [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ↑ Домашняя страница SHINE: NA61/SHINE проливает свет на сильные взаимодействия. Архивировано 20 июля 2018 г. на Wayback Machine [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ^ Домашняя страница ЦЕРН: Отчет БАК: ксенон в действии [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 3 [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ^ Желтые отчеты ЦЕРН: монографии (18 сентября 2020 г.). «Желтые отчеты ЦЕРН: Монографии, Том 6 (2020 г.): Отчет о конструкции Linac4» : 14 МБ. doi : 10.23731/CYRM-2020-006 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 4 [Проверено 20 июля 2018 г.]
- ^ «Запуск БАК 3: Последний обратный отсчет» . 18 февраля 2022 г.
- ^ М. Меддахи и Г. Румоло, Proc. IPAC'23, Венеция, Италия, май 2023 г. (01.05.2023). «Производительность модернизированных форсунок LHC» (PDF) . doi : 10.18429/JACoW-IPAC2023-MOXD1 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «ЦЕРН представляет новый линейный ускоритель» . журнал «Симметрия» . Проверено 5 сентября 2017 г.
- ^ «Отчет LS2: Лучи циркулируют в усилителе PS» . ЦЕРН . Проверено 29 октября 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
| Большой адронный коллайдер (БАК) | |
|---|---|
| Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) | |
| Суперпротонный синхротрон (СПС) | |
| Протонный синхротрон (ПС) | |
| Линейные ускорители | |
| Другие ускорители | |
| ИЗОЛЬДЕ объект | |
| Неускорительные эксперименты | |
| Будущие проекты | |
| Похожие статьи |
|
