Национальная ускорительная лаборатория SLAC
 Основной логотип | |
 Вид с воздуха на бывший линейный ускоритель | |
| Учредил | 1962 год |
|---|---|
| Тип исследования | Физические науки |
| Бюджет | 383 миллиона долларов (2017) [1] |
Область исследований | Физика ускорителей Фотонная наука |
| Директор | Джон Л. Саррао |
| Персонал | 1,684 |
| Адрес | 2575 Сэнд Хилл Роуд. Менло-Парк, Калифорния 94025 |
| Расположение | Менло-Парк, Калифорния , США 37 ° 25'03 "N 122 ° 12'09" W / 37,41750 ° N 122,20250 ° W |
| Кампус | 172 га (426 акров) |
| Псевдоним | Слабый |
| Принадлежности | Министерство энергетики США |
Операционное агентство | Стэнфордский университет |
| Бертон Джадж Ричард Э. Тейлор Мартин Л. Перл | |
| Веб-сайт | slac.stanford.edu |
| Карта | |
  Расположение в Калифорнии | |
 | |
| Общие свойства | |
|---|---|
| Тип ускорителя | линейный ускоритель |
| Тип луча | электроны |
| Тип цели | фиксированная цель |
| Свойства балки | |
| Максимальная энергия | 50 ГэВ |
| Физические свойства | |
| Длина | 3,2 км (2,0 мили) |
| Расположение | Менло-Парк, Калифорния |
| учреждение | Стэнфордский университет , Министерство энергетики США |
| Даты работы | 1966–2006 |
| Преемник | ЛКСЛ |
Национальная ускорительная лаборатория SLAC , первоначально называвшаяся Стэнфордским центром линейных ускорителей . [2] [3] — финансируемый из федерального бюджета центр исследований и разработок в Менло-Парке , Калифорния , США . Основанная в 1962 году, лаборатория в настоящее время спонсируется Министерством энергетики США и находится под управлением Стэнфордского университета . Это место расположения Стэнфордского линейного ускорителя длиной 3,2 километра (2 мили), , линейного ускорителя построенного в 1966 году, который мог ускорять электроны до энергии 50 ГэВ .
Сегодня исследования SLAC сосредоточены на широкой программе в области атомной физики и физики твердого тела , химии , биологии и медицины с использованием рентгеновских лучей синхротронного излучения и лазера на свободных электронах , а также экспериментальных и теоретических исследований в области физики элементарных частиц , физики астрочастиц , и космология . Лаборатория находится под программным руководством Управления науки Министерства энергетики США.
История [ править ]
Основанный в 1962 году как Стэнфордский центр линейных ускорителей, этот центр расположен на 172 га (426 акров) земли, принадлежащей Стэнфордскому университету, на Сэнд-Хилл-роуд в Менло-Парке, Калифорния, к западу от главного кампуса университета. Длина главного ускорителя составляет 3,2 км (2 мили), что делает его самым длинным линейным ускорителем в мире. Он работает с 1966 года.
Исследования SLAC принесли три Нобелевские премии по физике :
- 1976: Очаровательный кварк ; см. J/ψ-мезон [4]
- 1990: Структура кварков внутри протонов и нейтронов. [5]
- 1995: Тау-лептон [6]
Конференц-залы SLAC также служили местом проведения Домашнего компьютерного клуба и других пионеров революции домашних компьютеров конца 1970-х - начала 1980-х годов.
В 1984 году лаборатория была названа Национальной исторической достопримечательностью ASME и вехой IEEE . [7]
SLAC разработала и в декабре 1991 года начала размещать первый сервер Всемирной паутины за пределами Европы. [8]
В начале-середине 1990-х годов Стэнфордский линейный коллайдер (SLC) исследовал свойства Z-бозона с помощью Стэнфордского большого детектора.
По состоянию на 2005 год в SLAC работало более 1000 человек, около 150 из которых были физиками с докторскими степенями , и ежегодно обслуживали более 3000 приглашенных исследователей, управляя ускорителями частиц для физики высоких энергий и Стэнфордской лабораторией синхротронного излучения (SSRL) для синхротронного светового исследований излучения. , который был «незаменим» в исследованиях, приведших к Нобелевской премии по химии 2006 года , присужденной профессору Стэнфорда Роджеру Д. Корнбергу . [9]
В октябре 2008 года Министерство энергетики объявило, что название центра будет изменено на Национальную ускорительную лабораторию SLAC. Приведенные причины включают лучшее представление нового направления лаборатории и возможность зарегистрировать торговую марку названия лаборатории. Стэнфордский университет юридически выступил против попытки Министерства энергетики зарегистрировать товарный знак «Стэнфордский центр линейных ускорителей». [2] [10]
В марте 2009 года было объявлено, что Национальная ускорительная лаборатория SLAC получит 68,3 миллиона долларов в виде финансирования Закона о восстановлении, которое будет выделено Управлением науки Министерства энергетики. [11]
В октябре 2016 года компания Bits and Watts в рамках сотрудничества SLAC и Стэнфордского университета запустила проект по разработке «лучших и более экологичных электрических сетей». Позже SLAC отказалась от участия из-за опасений по поводу отраслевого партнера, государственной китайской электроэнергетической компании. [12]
В апреле 2024 года SLAC завершила два десятилетия работы по созданию крупнейшей в мире цифровой камеры для проекта Legacy Survey of Space and Time (LSST) в обсерватории Веры К. Рубин в Чили. Ожидается, что камера будет введена в эксплуатацию в 2025 году. [13]
Компоненты [ править ]
Ускоритель [ править ]
Основным ускорителем был линейный ВЧ-ускоритель , ускорявший электроны и позитроны до энергии 50 ГэВ . длиной 3,2 км (2,0 мили) Ускоритель был самым длинным линейным ускорителем в мире и считался «самым прямым объектом в мире». [14] до 2017 года, когда был открыт европейский рентгеновский лазер на свободных электронах . Главный ускоритель закопан на глубине 9 м (30 футов) под землей. [15] и проходит под межштатным шоссе 280 . Надземная галерея клистрона на вершине лучевой линии была самым длинным зданием в Соединенных Штатах до тех пор, пока в 1999 году в рамках проекта LIGO не были завершены работы по созданию двойных интерферометров. Ее легко отличить с воздуха и отметить на аэронавигационных картах как визуальную путевую точку. [16]
Часть оригинального линейного ускорителя теперь является частью источника когерентного света Linac.
Стэнфордский линейный коллайдер
Стэнфордский линейный коллайдер — линейный ускоритель , который сталкивал электроны и позитроны в SLAC. [17] центра масс Энергия составляла около 90 ГэВ , что равнялось массе Z - бозона , для изучения которого был предназначен ускоритель.Аспирант Барретт Д. Милликен обнаружил первое событие Z 12 апреля 1989 года, изучая компьютерные данные предыдущего дня с детектора Mark II . [18] часть данных была собрана детектором SLAC был запущен в эксплуатацию в 1991 , Основная который году Большим . [19] ) сделал возможными некоторые уникальные измерения, такие как нарушение четности в взаимодействии Z-бозона и b-кварков. [20]
В настоящее время луч не попадает в южную и северную дуги машины, что ведет к Финальному фокусу, поэтому эта секция законсервирована для подачи луча в секцию PEP2 от распределительного устройства.
SLAC детектор Большой
Большой детектор SLAC (SLD) был основным детектором Стэнфордского линейного коллайдера. Он был разработан в первую очередь для обнаружения Z-бозонов, образующихся в результате электрон-позитронных столкновений ускорителя. Построенный в 1991 году, SLD эксплуатировался с 1992 по 1998 год. [21]
ПЭП [ править ]
PEP (Positron-Electron Project) начал работу в 1980 году с энергией центра масс до 29 ГэВ. На пике своего развития PEP работало пять детекторов крупных частиц, а также шестой детектор меньшего размера. Около 300 исследователей использовали ПКП. PEP прекратил работу в 1990 году, а строительство PEP-II началось в 1994 году. [22]
ПЭП-II [ править ]
С 1999 по 2008 год основной целью линейного ускорителя была инжекция электронов и позитронов в ускоритель PEP-II, электрон-позитронный коллайдер с парой накопительных колец длиной 2,2 км (1,4 мили). PEP-II был местом проведения эксперимента BaBar , одного из так называемых B-Factory экспериментов по изучению симметрии зарядовой четности .
Стэнфордский источник излучения синхротронного света
Стэнфордский источник синхротронного излучения (SSRL) — это объект для использования синхротронного света, расположенный на территории кампуса SLAC. Первоначально созданный для физики элементарных частиц, он использовался в экспериментах, в которых был открыт J/ψ-мезон . Сейчас он используется исключительно для экспериментов в области материаловедения и биологии, в которых используется высокоинтенсивное синхротронное излучение, испускаемое накопленным электронным пучком, для изучения структуры молекул. В начале 1990-х годов для этого накопителя был построен независимый инжектор электронов, позволивший ему работать независимо от основного линейного ускорителя.
Космический гамма Ферми - телескоп
SLAC играет первостепенную роль в миссии и эксплуатации космического гамма-телескопа Ферми, запущенного в августе 2008 года. Основными научными целями этой миссии являются:
- Понять механизмы ускорения частиц в АЯГ , пульсарах и ОСШ .
- Разрешить гамма-небо: неопознанные источники и диффузное излучение.
- Определить высокоэнергетическое поведение гамма-всплесков и транзиентов.
- Для исследования темной материи и фундаментальной физики.
КИПАК [ править ]
Институт астрофизики частиц и космологии Кавли (KIPAC) частично расположен на территории SLAC, помимо своего присутствия в главном кампусе Стэнфорда.
ПУЛЬС [ править ]
Стэнфордский институт PULSE (PULSE) — это Стэнфордская независимая лаборатория, расположенная в Центральной лаборатории SLAC. PULSE был создан Стэнфордом в 2005 году, чтобы помочь преподавателям Стэнфорда и ученым SLAC разработать сверхбыстрые рентгеновские исследования в LCLS. Публикации исследований PULSE можно посмотреть здесь .
ЛКЛС [ править ]
Источник когерентного света Linac (LCLS) — это лазерная установка на свободных электронах, расположенная в SLAC. LCLS частично представляет собой реконструкцию последней трети оригинального линейного ускорителя SLAC и может обеспечивать чрезвычайно интенсивное рентгеновское излучение для исследований в ряде областей. Первая генерация была достигнута в апреле 2009 года. [23]
Лазер производит жёсткие рентгеновские лучи, 10 9 раз превышает относительную яркость традиционных синхротронных источников и является самым мощным источником рентгеновского излучения в мире. LCLS позволяет проводить множество новых экспериментов и расширяет существующие экспериментальные методы. Часто рентгеновские лучи используются для получения «снимков» объектов на атомном уровне перед уничтожением образцов. Длина волны лазера от 6,2 до 0,13 нм (от 200 до 9500 электрон-вольт (эВ)) [24] [25] аналогична ширине атома и предоставляет чрезвычайно подробную информацию, которая ранее была недостижима. [26] Кроме того, лазер способен захватывать изображения с «выдержкой», измеряемой фемтосекундами или миллионами миллиардных долей секунды, что необходимо, поскольку интенсивность луча часто достаточно высока, чтобы образец взрывался в фемтосекундном масштабе времени. [27] [24]
LCLS-II [ править ]
Проект LCLS-II призван обеспечить серьезную модернизацию LCLS за счет добавления двух новых рентгеновских лазерных лучей. Новая система будет использовать существующий туннель длиной 500 м (1600 футов) для добавления нового сверхпроводящего ускорителя на 4 ГэВ и двух новых наборов ондуляторов, которые расширят доступный энергетический диапазон LCLS. Развитие открытий, использующих эти новые возможности, может включать новые лекарства, компьютеры следующего поколения и новые материалы. [28]
ФАСЕТ [ править ]
В 2012 году первые две трети (~ 2 км) исходного LINAC SLAC были повторно введены в эксплуатацию для нового пользовательского объекта - Центра экспериментальных испытаний усовершенствованных ускорителей (FACET). Эта установка была способна генерировать пучки электронов (и позитронов) с энергией 20 ГэВ и энергией 3 нКл с короткой длиной сгустка и небольшим размером пятна, что идеально подходило для исследований ускорения плазмы с помощью пучка . [29] В 2016 году завершилась работа объекта строительства LCLS-II, который займет первую треть SLAC LINAC. Проект FACET-II восстановит пучки электронов и позитронов в средней трети LINAC для продолжения исследований по ускорению плазмы, управляемой лучами, в 2019 году.
НЛЦТА [ править ]
Тестовый ускоритель следующего линейного коллайдера (NLCTA) представляет собой линейный ускоритель электронного пучка высокой яркости на 60–120 МэВ, используемый для экспериментов по передовым методам манипулирования пучком и ускорения. Он расположен на конечной станции B SLAC. Список соответствующих исследовательских публикаций можно посмотреть здесь. Архивировано 15 сентября 2015 года в Wayback Machine .
Теоретическая физика [ править ]
SLAC также проводит теоретические исследования в области физики элементарных частиц, в том числе в области квантовой теории поля , физики коллайдеров, физики астрочастиц и феноменологии частиц.
Другие открытия [ править ]
- SLAC также сыграл важную роль в разработке клистрона — мощной трубки для усиления микроволнового излучения.
- Активно проводятся исследования по ускорению плазмы, и в последнее время были достигнуты такие успехи, как удвоение энергии электронов с энергией 42 ГэВ в ускорителе метрового масштаба.
- На территории SLAC была найдена палеопарадоксия , а ее скелет можно увидеть в небольшом музее на Бризвее. [30]
- Средство SSRL использовалось для обнаружения скрытого текста в Палимпсесте Архимеда . Рентгеновские лучи источника синхротронного излучения заставили железо в оригинальных чернилах светиться, что позволило исследователям сфотографировать оригинальный документ, который стер христианский монах. [31]
См. также [ править ]
- Физика ускорителей
- Циклотрон
- Дипольный магнит
- Электромагнетизм
- Список частиц
- Список лабораторий колледжей США, проводящих фундаментальные исследования в области обороны
- Пучок частиц
- Квадрупольный магнит
- Источник нейтронов расщепления
- Вольфганг Панофски (1961–84, директор SLAC; профессор Стэнфордского университета)
Ссылки [ править ]
- ^ Краткий обзор лабораторий - SLAC http://science.energy.gov/laboratories/slac-national-accelerator-laboratory/. Архивировано 9 февраля 2014 г. в Wayback Machine.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «SLAC переименован в SLAC Natl. Ускорительная лаборатория» . Стэнфорд Дейли . 16 октября 2008 г. Архивировано из оригинала 5 июня 2013 г. Проверено 16 октября 2008 г.
- ^ «Стэнфордский центр линейных ускорителей переименован в Национальную ускорительную лабораторию SLAC» (пресс-релиз). Национальная ускорительная лаборатория SLAC. 15 октября 2008 года. Архивировано из оригинала 26 июля 2011 года . Проверено 20 июля 2011 г.
- ↑ Нобелевская премия по физике 1976 г. Архивировано 7 декабря 2005 г. в Wayback Machine . Половина премии присуждена Бертону Рихтеру .
- ↑ Нобелевская премия по физике 1990 года. Архивировано 26 ноября 2005 года на церемонии вручения премии Wayback Machine Award между Джеромом И. Фридманом , Генри В. Кендаллом и Ричардом Э. Тейлором .
- ↑ Нобелевская премия по физике 1995 г. Архивировано 2 декабря 2005 г. в Wayback Machine, полупремии присужденной Мартину Л. Перлу .
- ^ «Вехи: Стэнфордский центр линейных ускорителей, 1962 г.» . Сеть глобальной истории IEEE . IEEE. Архивировано из оригинала 6 марта 2012 года . Проверено 3 августа 2011 г.
- ^ «Архивно-историческое бюро: Ранняя хронология и документы» . Архивировано из оригинала 24 ноября 2005 года . Проверено 27 декабря 2016 г.
- ^ «Нобелевская премия по химии 2006 года» . Виртуальный центр для посетителей SLAC . Стэнфордский университет. nd Архивировано из оригинала 5 августа 2011 года . Проверено 19 марта 2015 г.
- ^ «СЛАК сегодня» . Архивировано из оригинала 30 июля 2011 года . Проверено 27 декабря 2016 г.
- ^ «23, 2009 г. — Национальная ускорительная лаборатория SLAC получит 68,3 миллиона долларов в виде финансирования Закона о восстановлении» . Архивировано из оригинала 20 октября 2022 года . Проверено 30 мая 2014 г.
- ^ Ханна Ноулз; Бербер Джин (29 мая 2019 г.). «Доступ Китая к исследованиям под вопросом: возникают разногласия по поводу инклюзивности и национальной безопасности». Том. 255, нет. 66. Стэнфорд Дейли.
- ^ Дорси, Дастин (12 апреля 2024 г.). «Самая большая в мире цифровая камера готова к работе в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в районе залива» . КГО-ТВ . Телевизионные станции, принадлежащие ABC . Проверено 16 июня 2024 г.
- ^ Сарацевич, Алан Т. « Силиконовая долина: здесь мозги встречаются с долларами. Архивировано 22 ноября 2012 года в Wayback Machine », San Francisco Chronicle, 23 октября 2005 года. стр. J2. Доступ 24 октября 2005 г.
- ^ Нил, РБ (1968). «Глава 5» (PDF) . Стэнфордский двухмильный ускоритель . Нью-Йорк, Нью-Йорк: WA Benjamin, Inc., с. 59. Архивировано (PDF) из оригинала 14 июля 2010 года . Проверено 17 сентября 2010 г.
- ^ «Путеводная точка VPSLA | OpenNav» . Архивировано из оригинала 9 августа 2019 года . Проверено 9 августа 2019 г.
- ^ Лоу, Джорджия (1984). «Линейный коллайдер SLAC и несколько идей о будущих линейных коллайдерах» (PDF) . Материалы конференции по линейным ускорителям 1984 года . Архивировано (PDF) из оригинала 8 июня 2013 года . Проверено 29 июня 2013 г.
- ^ Рис, младший (1989). «Стэнфордский линейный коллайдер». Научный американец . 261 (4): 36–43. Бибкод : 1989SciAm.261d..58R . дои : 10.1038/scientificamerican1089-58 . См. также бортовой журнал коллеги по адресу http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000294. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine .
- ^ Кен Бэрд, Измерения A LR и A лептона из SLD http://hepweb.rl.ac.uk/ichep98/talks_1/talk101.pdf. Архивировано 5 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ Райт, Томас Р. (2002). «Нарушение четности при распаде Z-бозонов на тяжелые кварки в SLD» (PDF) . дои : 10.2172/801825 . ОСТИ 801825 . S2CID 116959532 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 ноября 2020 года.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Стэнфордский центр линейных ускорителей» . Архивировано из оригинала 5 декабря 2020 года . Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ «Стэнфордский центр линейных ускорителей» . Архивировано из оригинала 28 апреля 2016 года . Проверено 27 декабря 2016 г.
- ^ «Источник когерентного света SLAC Linac» . Архивировано из оригинала 6 декабря 2017 года . Проверено 27 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «МЯГКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ (МРИ)» . Архивировано из оригинала 17 сентября 2015 года . Проверено 22 марта 2015 г.
- ^ «Страница статуса LCLS» . Архивировано из оригинала 7 декабря 2016 года . Проверено 4 февраля 2016 г.
- ^ Бостедт, К.; и др. (2013). «Сверхбыстрое и сверхинтенсивное рентгеновское излучение: первые результаты работы лазера на свободных электронах с источником когерентного света Linac». Журнал физики Б. 46 (16): 164003. Бибкод : 2013JPhB...46p4003B . дои : 10.1088/0953-4075/46/16/164003 . S2CID 121297567 .
- ^ Эренберг, Рэйчел. «Рентгеновское микроскопическое оборудование жизни / Новая лазерная техника обещает сделать субклеточные видимыми» . ScienceNews.org . Новости науки . Архивировано из оригинала 13 декабря 2011 года.
- ^ «Обновление LCLS-II для обеспечения новаторских исследований во многих областях» . Криогенное общество Америки . 8 июля 2015 года. Архивировано из оригинала 23 сентября 2015 года . Проверено 15 августа 2015 г.
- ^ «FACET: новые возможности пользователя SLAC» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 22 ноября 2014 года . Проверено 6 августа 2014 г.
- ↑ Стэнфордская палеопарадоксия SLAC. Архивировано 29 августа 2005 года в Wayback Machine. Большое спасибо Адель Панофски, жене доктора Панофски, за повторную сборку костей палеопарадоксии, обнаруженных в SLAC.
- ^ Бергманн, Уве. «Рентгенофлуоресцентное изображение Палимпсеста Архимеда: техническое резюме» (PDF) . Национальная ускорительная лаборатория SLAC. Архивировано (PDF) из оригинала 18 мая 2017 года . Проверено 4 октября 2009 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Официальный сайт
- SLAC Today. Архивировано 21 июня 2010 года в онлайн-газете Wayback Machine SLAC, публикуемой по будням.
- симметрии журнал , ежемесячный журнал SLAC по физике элементарных частиц, совместно с Fermilab
- Объекты физики элементарных частиц
- Стэнфордский университет
- Лаборатории в Калифорнии
- Национальные лаборатории Министерства энергетики США
- Центры исследований и разработок, финансируемые из федерального бюджета
- Здания и сооружения в округе Сан-Матео, Калифорния
- Экспериментальная физика элементарных частиц
- Менло-Парк, Калифорния
- Лаборатории университетов и колледжей в США
- Научно-исследовательские институты, основанные в 1962 году.
- 1962 заведения в Калифорнии
- Институты теоретической физики
- Исследовательские институты в районе залива Сан-Франциско