ТРИУМФ

ТРИУМФ

Формирование	1968
Цель	Исследования и разработки
Расположение	Ванкувер, Британская Колумбия
Координаты	 49,247792 ° N 123,230596 ° W  / 49,247792; -123.230596
Обслуживаемый регион	По всему миру
Персонал	~500
Веб-сайт	www .триумф .что

Главный циклотрон ТРИУМФ

Аппаратная главного циклотрона ТРИУМФ.
Общие свойства
Тип ускорителя	циклотрон
Тип луча	протон
Тип цели	Фиксированная цель
Свойства балки
Максимальная энергия	520 МэВ
Максимальный ток	400 мкА
Физические свойства
Радиус	28 футов (8,5 м)
Расположение	Ванкувер, Британская Колумбия
учреждение	Консорциум двенадцати канадских университетов.
Даты работы	1974 – настоящее время

ТРИУМФ — Канады национальный центр ускорителей частиц . Канады . Она считается ведущей физической лабораторией и неизменно считается одним из ведущих в мире исследовательских центров субатомной физики. Принадлежащий и управляемый консорциумом университетов, он находится на южном кампусе одного из его членов-основателей, Университета Британской Колумбии в Ванкувере , Британская Колумбия, Канада. Здесь находится самый большой в мире циклотрон с нормальной проводимостью . источник протонов с энергией 520 МэВ, который был назван вехой IEEE в 2010 году. Его деятельность, ориентированная на ускорители, включает физику элементарных частиц, ядерную физику, ядерную медицину , материаловедение , а также разработку детекторов и ускорителей.

На объекте работают более 500 ученых, инженеров, техников, специалистов, административного персонала, докторантов и студентов. Ежегодно он привлекает более 1000 национальных и международных исследователей, а за последнее десятилетие его экономическая деятельность принесла более 1 миллиарда долларов.

Чтобы развивать исследовательские приоритеты ТРИУМФ, физики, базирующиеся на объекте и в университете, следуют естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC) в области субатомной физики. долгосрочному плану Совета по TRUMF также имеет более 50 международных соглашений о совместных исследованиях.

Астероид 14959 ТРИУМФ назван в честь лаборатории.

История

TRIUMF был основан в 1968 году Университетом Саймона Фрейзера , Университетом Британской Колумбии и Университетом Виктории для удовлетворения исследовательских потребностей, которые не мог обеспечить ни один университет. Название TRIUMF первоначально было аббревиатурой от TRI University Meson Facility , но больше не отражает его нынешнее состояние как консорциума из 19 университетов-членов и ассоциированных университетов по всей Канаде .

ТРИУМФ вход

С момента своего создания как местный университетский центр он превратился в национальную лабораторию, сохраняя при этом прочные связи с исследовательскими программами канадских университетов. Связанные с ним области исследований расширились от ядерной физики и теперь включают физику элементарных частиц, молекулярную науку и материаловедение, ядерную медицину, а также исследования и разработки ускорителей.

Циклотрон TRUMF на 520 МэВ был официально введен в эксплуатацию 9 февраля 1976 года Пьером Трюдо , 15-м премьер-министром Канады , который сказал: «Я действительно не знаю, что такое циклотрон, но я, конечно, очень рад, что он есть в Канаде».

До того, как был построен Riken SRC (сверхпроводящий кольцевой циклотрон), TRUMF был крупнейшим в мире циклотроном с точки зрения веса и радиуса луча или магнитного поля. Riken SRC теперь тяжелее циклотрона TRUMF, но у TRUMF самый большой радиус луча и самый большой вакуумный резервуар. Магнитное поле Riken охватывает радиус от 3,5 до 5,5 м с максимальным радиусом луча около 5 метров (200 дюймов), в то время как поле TRUMF имеет радиус от 0 до примерно 320 дюймов с максимальным радиусом луча 310 дюймов, поскольку для этого требуется более низкое магнитное поле. для уменьшения ЭМ зачистки.

Директора лабораторий

У TRUMF было девять операционных директоров:

• Джон Уоррен - 1968–1971 гг.
• Джон Реджинальд Ричардсон - 1971–1976 гг.
• Джек Сэмпл - 1976–1981 гг.
• Эрих Фогт - 1981–1994 гг.
• Алан Эстбери - 1994–2001 гг.
• Алан Шоттер - 2001–2007 гг.
• Найджел С. Локьер - 2007–2013 гг.
• Джонатан А. Бэггер - 2014–2020 гг.
• Найджел Смит – 2021 – настоящее время

Исторический график

1965 – физики-ядерщики Британской Колумбии договорились о создании мезонной установки.

1968 – Джон Уоррен становится первым директором ТРИУМФ.

1969 – Церемония открытия ТРИУМФ.

1970 – Церемония закладки фундамента.

1971 – Начало сборки циклотрона, Реджинальд Ричардсон становится директором ТРИУМФ.

1974 – Циклотрон производит свой первый луч.

1975 - Начало научной программы протонов, первый поляризованный протонный пучок, первый эксперимент по мкСР в ТРИУМФ.

1976 - Официальное посвящение Пьера Эллиота Трюдо, доктор Эрих Фогт становится кавалером Ордена Канады, Джек Сэмпл становится директором TRIUMF.

1977 г. - введен в эксплуатацию спектрометр среднего разрешения MRS, первые докторские степени с использованием пучков TRUMF.

1978 - Начало нейтронно-активационного анализа, соглашение AECL/Nordion о производстве медицинских изотопов, первое производство йода-123 на линии Beamline 4A для распространения в Канаде.

1979 - Первый новый пионно-мюонный канал M13, начата программа пионной терапии рака.

1980 - Начало строительства ПЭТ-камеры (вторая в Канаде), построен TPC для изучения редких деков (первая использована в эксперименте).

1981 – Начало исследований завода KAON, Эрих Фогт становится директором TRIUMF.

1982 - Установлен трубопровод для изотопов в больницу UBC, завершение программы np и pp, AECL Commercial Products отгружает первые изотопы из TRUMF.

1983 - ПЭТ, посвященный королевой, первый коммерческий циклотрон на месте, первое онлайн-исследование разделения изотопов (ISOL).

1985 - Первый специально построенный поверхностный мюонный канал, NSERC финансирует линию луча HERA в лаборатории DESY в Германии.

1986 – Вклад в создание пучка энергии 50 МэВ для HERA от имени Канады.

1987 - Ямасаки награжден Императорской медалью (цитата по μSR), установка TISOL производит первый радиоактивный луч,Университет Манитобы и Университет Монреаля становятся ассоциированными членами, TRIUMF становится национальным мезонным центром Канады.

1988 - EBCO создает первый медицинский циклотрон на 30 МэВ, финансируется исследование проекта KAON Factory, Университет Торонто становится ассоциированным членом.

1989 - NRC добавляет передачу технологий к мандату TRUMF, Университет Реджайны становится ассоциированным членом.

1990 г. - установлен TR-30, начинается проектирование ISACI (изотопного ускорителя).

1991 - Баккиболлы изучены μSR, завершено строительство второго спектрометра SASP.

1992 - Роб Кифл выигрывает медаль Герцберга за исследования MuSR, TISOL Red Giant. ¹² С(а,с)

1993 г. — на ТРИУМФ начинается улавливание атомов, установлен медицинский циклотрон ТР-13.

1994 - Алан Эстбери становится директором TRUMF, начинается участие ATLAS и LHC в ЦЕРН.

1995 - Начало лечения меланомы глаза, TRINAT впервые улавливает атомы, компоненты детектора HERMES для HERA, начинаются коммерческие испытания воздействия радиации с использованием протонов.

1996 г. – одобрено строительство центральной проволочной камеры BaBar.

1997 - Начало гражданского строительства ISAC-I, одобрение TWIST, начало участия SNO, предложен эксперимент DRAGON.

1998 – Первый луч от ISAC-I, Карлтонский университет и Квинсский университет становятся ассоциированными членами, доставлена ​​центральная проволочная камера BaBar, NSERC финансирует DRAGON

1999 - Установка ISOL (изотопный онлайн) с самым высоким в мире током протонного пучка, измерения времени жизни 37-K в ISAC, TRUMF становится Национальной лабораторией Канады по изучению элементарных частиц и ядерной физики.

2000 - Университет Карлтона становится полноправным членом, Университет Макмастера становится ассоциированным членом, одобрен ISAC-II, ISAC-I ускоряет первый стабильный луч, награда CSI за новый ПЭТ , 8π-спектрометр переведен в TRIUMF

2001 г. - ISAC впервые ускорил редкие изотопы, введены в эксплуатацию первые ISAC-I PRL, TUDA и DRAGON.

2002 г. - Первоначальное финансирование TIGRESS, начало разработки TITAN.

2003 г. - Университет Гвельфа становится ассоциированным членом, открыто здание ISAC-II, магниты LHC доставлены в Женеву, Швейцария, получены первые процессоры ATLAS Tier-1.

2004 г. - Университет Торонто становится полноправным членом, Университет Святой Марии становится ассоциированным членом, Премия Сиборга Дону Флемингу за новаторскую работу в области мюония, зарядовый радиус ¹¹ Ли измерил, начало сотрудничества T2K с J-PARC, премия Synergy за сотрудничество между TRIUMF и Nordion

2005 г. – 100-й пациент, пролеченный от меланомы глаза, TUDA. ²¹ На(п,р') ²¹ Опубликованы результаты Na, Жан-Мишель Путиссу награжден орденом Почетного легиона (Франция), первые результаты распада мюона в эксперименте TWIST

2006 – ДРАКОН ²⁶ Ал(п,с) ²⁷ Результаты Si опубликованы

2007 - Университет Монреаля становится полноправным членом, премия Synergy Award за сотрудничество между TRIUMF и D-PACE, Найджел Локьер становится директором TRIUMF, первого эксперимента ISAC-II. ¹¹ Это(ρ,t) ⁹ Измерение Li с помощью MAYA, измерение массы ¹¹ Ли (самый короткоживущий и самый легкий ион, когда-либо измеренный в ловушке Пеннинга)

2008 – TUDA measurement of ¹⁸ F(р,а) ¹⁵ О, TRIUMF формирует AAPS (Advanced Applied Physics Solutions) с CECRНачинается партнерство в области исследований и разработок с лабораторией VECC, Калькутта, Индия. Измерение массы ⁶ Он (самый легкий из когда-либо измеренных)

2009 г. - полная эксплуатация TIGRESS, новая инициатива Nordion/TRIUMF в области радиохимических исследований и разработок, TWIST получает окончательные результаты по распаду мюона, завершена модернизация линии луча M9.

2010 - Начало проекта ARIEL (Усовершенствованная лаборатория редких изотопов), первая мишень для актинидов в ISAC.

2011 – ТРИУМФ устанавливает мировой рекорд по производству изотопов.

2015 г. - Многопрофильный консорциум под руководством TRIUMF награжден премией NSERC Brockhouse Canada за междисциплинарные исследования в области науки и техники за выдающееся сотрудничество в реализации решения для безопасного и надежного производства критически важного медицинского изотопа технеция-99m с использованием циклотронов. В консорциум входят эксперты по физике , химии и ядерной медицине из TRUMF, Агентства по борьбе с раком Британской Колумбии , Центра разработки и коммерциализации зондов (CPDC), Научно-исследовательского института здравоохранения Лоусона и Университета Британской Колумбии.

2018 г. – ТРИУМФ отмечает свое полувековое 50-летие с момента получения первого финансирования.

2020 г. – ТРИУМФ становится зарегистрированной компанией. TRIUMF Inc. — зарегистрированная некоммерческая благотворительная организация.

Канадские университеты-партнеры

TRIUMF принадлежит и управляется как совместное предприятие консорциума из 21 университета, в том числе 14 полноправных и 7 ассоциированных членов. В число университетов-членов входят Университет Альберты , Университет Британской Колумбии , Университет Карлтона , Университет Гвельфа , Университет Манитобы , Университет Монреаля , Университет Саймона Фрейзера , Королевский университет , Университет Торонто , Университет Виктории , Университет Ватерлоо и Йоркский университет . В число ассоциированных университетов входят Университет Калгари , Университет Макмастера , Университет Северной Британской Колумбии , Университет Регины , Университет Макгилла , Университет Святой Марии , Университет Шербрука , Университет Виннипега и Западный университет .

Организационная структура

В состав TRUMF входят четыре подразделения, которые занимаются различными аспектами исследований и операций:

• Подразделение ускорителей , отвечающее за эксплуатацию, техническое обслуживание и модернизацию всех установок циклотрона на 520 МэВ, ISAC и TR-13. Он также отвечает за проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию будущих ускорителей на месте, а также обеспечивает поддержку проектов внешних ускорителей.
• Инженерный отдел, отвечающий за проектирование, проектирование и изготовление механических, структурных и электронных компонентов, а также за электрические и механические услуги и техническое обслуживание объектов.
• Отдел физических наук, отвечающий за планирование экспериментов, одобренных Комитетом по экспериментальной оценке (EEC), а также за проектирование, установку, эксплуатацию и обслуживание компонентов, систем и подсистем для всех экспериментальных операций на площадке. Он также отвечает за координацию инфраструктурной поддержки внешних программ.
• Отдел наук о жизни отвечает за поддержку проектов, одобренных Комитетом по оценке проектов в области наук о жизни (LSPEC), и обеспечивает поддержку сотрудничества с Тихоокеанским исследовательским центром Паркинсона (PPRC), BC Cancer (BCC), BWXT и другими университетскими факультетами, полагающимися на радиотрассеры от ТРИУМФ за их исследования. Он также отвечает за проектирование, установку, эксплуатацию и техническое обслуживание компонентов, систем и подсистем установок по производству и переработке радиоизотопов для трассеров, которые будут использоваться в исследовательских проектах как в ТРИУМФ, так и в других лабораториях. Отделение ядерной медицины ТРИУМФ является частью этого подразделения.

Канцелярия директора при поддержке заместителей директора по исследованиям и эксплуатации осуществляет общий надзор за:

• объекта Административные отделы , включая бухгалтерский учет и финансы, экологическую безопасность и гигиену, общее администрирование и безопасность, человеческие ресурсы, закупки, обеспечение качества, стратегическое планирование, коммуникации и информационно-просветительскую работу, а также управление цепочкой поставок.
• Группа прикладных технологий, состоящая из нескольких рабочих групп, включая производство изотопов, циклотронные операции и техническую поддержку, которая занимается производством радиоактивных изотопов для использования подразделением медицинских изотопов компании BWX Technologies (ранее Nordion), которые в конечном итоге развертываются в разработка лекарств, диагностика и лечение заболеваний.

Кроме того, TRIUMF Innovations (ссылка на веб-сайт) является подразделением TRIUMF по коммерциализации, которое связывает деятельность ее лабораторий с реальными возможностями бизнеса и коммерциализации. Основанная в 2017 году , она заменила Advanced Applied Physics Solutions, Inc. (AAPS), предыдущее коммерциализирующее предприятие TRUMF.

Эксперименты

Поскольку TRUMF выборочно применяет свой опыт в других областях исследований и создании предпринимательских возможностей, ее основная программа по физике ядра, элементарных частиц и ускорителей расширилась и теперь охватывает ключевые области жизни, молекулярных наук и наук о материалах.

Основные циклотронные и протонные линии пучков

Сердцем TRUMF является циклотрон на 520 МэВ, производящий первичные пучки протонов. Большая часть программы TRUMF опирается на эти лучи, включая ISAC, программы Центра молекулярных и материаловедения в области мкСР и β-ЯМР, а также установку протонной обработки. Эксплуатация основного циклотрона позволила TRUMF приобрести опыт эксплуатации трех медицинских циклотронов для BWXT Medical и медицинского циклотрона TR-13, используемого для производства медицинских изотопов, а также помочь компаниям использовать коммерческие возможности для продажи циклотронов и других ускорителей. технологии.

Циклотрон 520 МэВ

TRUMF производит отрицательно заряженные ионы водорода ( H ⁻ : 1 протон, 2 электрона) от источника ионов. Ионы транспортируются через вакуумированную линию электростатического пучка, содержащую элементы для фокусировки и направления луча на расстояние более 60 м к циклотрону. Циклотрон с переменной энергией 520 МэВ (миллион электрон-вольт) ускоряет эти ионы с помощью высокочастотного переменного электрического поля и использует массивный шестисекторный магнит для удержания луча по внешней спиральной траектории. Вставка очень тонкой фольги для извлечения графита обнажает или удаляет электроны из H. ⁻ ион, позволяя протону пройти. Протон, поскольку он является положительно заряженной частицей, под действием магнитного поля отклоняется наружу и направляется к линии пучка протонов.

Процесс ускорения занимает примерно 0,3 мс, прежде чем протон достигнет скорости в три четверти скорости света. Успех программ ТРИУМФ зависит от способности надежно доставлять протоны из циклотрона. Обычно циклотрон, хотя ему и более 35 лет, в среднем имеет время безотказной работы более 90% (2000–2007 гг.), а средний показатель за 15 лет чуть менее 90%. Обычно балка поставляется на срок около 5000 часов в год с одним крупным (три месяца) и одним малым (один месяц) периодами технического обслуживания. Свойства и возможности циклотронного луча с годами улучшились в результате модернизации систем, а фундаментальная инфраструктура, обеспечивающая магнитные и электрические поля, а также радиочастотные резонаторы , а также вакуумный сосуд, будет служить TRUMF еще много лет.

Четыре линии протонных пучков

TRIUMF имеет четыре независимых экстракционных зонда с фольгой разного размера для одновременной подачи протонов в четыре линии пучка. Из-за высокой энергии протонного пучка в этих лучах используются магнитные, а не электростатические элементы фокусировки и управления.

Линия луча 1А (BL1A)

может доставлять протоны с энергией от 180 до 500 МэВ в две целевые системы. Мощность луча составляет от 50 до 75 кВт. Первая цель, Т1, обслуживает три экспериментальных канала. Вторая мишень, T2, обслуживает два экспериментальных канала μSR. Ниже по течению от Т2 находится установка мощностью 500 МэВ, используемая для производства изотопов стронция для генераторов медицинской визуализации, а также установка тепловых нейтронов (TNF).

Канал 1B

отделяет BL1 на краю хранилища циклотрона и предоставляет международным пользователям установку протонного облучения (PIF), которая используется для радиационных испытаний электронных схем, например, имитируя космическое излучение для тестирования компьютерных чипов.

Линия луча 1U (BL1U)

разделяет протонный пучок с лучом 1А и предназначен для направления до 20 кВт мощности своего пучка на расщепленный источник ультрахолодных нейтронов , который можно использовать для изучения фундаментальных свойств нейтрона.

Линия луча 2А (BL2A)

способен подавать протонные пучки с энергией от 475 до 500 МэВ и мощностью до 50 кВт на целевую установку ISAC, которая производит пучки ионов редких изотопов для множества канадских и международных экспериментов.

Линия луча 2C (BL2C)

используется в программе протонной терапии для лечения меланомы хориоидеи (опухолей глаза) и протонного облучения для производства изотопов стронция, которые подвергаются химической обработке и затем используются в генераторах медицинских изображений. Эта линия луча также обладает гибкостью, позволяющей доставлять протоны более низкой энергии для пользователей PIF. Энергетический диапазон этой линии составляет от 70 до 120 МэВ.

Линия луча 4, север (BL4N)

(ожидаемое завершение в 2017 г.), это будет новый канал излучения на 500 МэВ, используемый для предлагаемого расширения ISAC специализированной актинидной мишенью.

Установки ISAC и ARIEL для пучков редких изотопов

Установки ISAC и ARIEL (строящиеся) производят и используют пучки тяжелых ионов для производства короткоживущих изотопов для изучения. Пучок протонов из главного ускорителя используется в качестве возбуждающего луча в ISAC по каналу BL2A ​​и на одной из двух целевых станций ARIEL по каналу BL4N (в стадии строительства) для создания пучков экзотических изотопов , которые дополнительно ускоряются с помощью линейных ускорителей . Вторая целевая станция ARIEL использует электронный луч от элинака TRIUMF в качестве луча-возбудителя. Несколько экспериментов изучают свойства и структуру этих экзотических изотопов, а также их нуклеосинтез . Между ISAC-I и ISAC-II можно провести множество экспериментов.

Объект ISAC-I

На установке ISAC-I протоны с энергией 500 МэВ и током до 100 мкА можно направить на одну из двух производственных мишеней для производства радиоактивных изотопов. Изотопы проходят через нагретую трубку к источнику, где они ионизируются, ускоряются с высоковольтной платформы источника до напряжения до 60 кВ и направляются через масс-сепаратор для выбора выбранного ионного пучка. Луч транспортируется по электростатической линии транспортировки луча низкой энергии (LEBT) и отправляется через распределительную станцию ​​либо в экспериментальную зону низкой энергии, либо в серию ускоряющих структур с комнатной температурой в центр средней энергии ISAC-I. экспериментальная зона. Эксперименты в ISAC-I включают:

8π-спектрометр

Микроскоп, используемый для изучения поведения образующихся атомных ядер, которые собираются в центре 8pi, где подвергаются радиоактивному распаду. Основным компонентом 8π-спектрометра являются детекторы из сверхчистого германия, используемые для наблюдения гамма-лучей, испускаемых из возбужденных состояний дочерних ядер.

ДРАКОН

Детектор отдачи и гамма-ядерных реакций (ДРАКОН) — это прибор, предназначенный для измерения скоростей ядерных реакций, важных в астрофизике, особенно реакций нуклеосинтеза, которые происходят во взрывоопасных средах новых, сверхновых и рентгеновских взрывов.

Лазерная спектроскопия

Эксперимент по коллинеарной лазерной спектроскопии на быстрых лучах (CFBS) в TRUMF предназначен для использования возможностей установки TRUMF ISAC в области высокой интенсивности луча и производства радиоизотопов, а также современных методов охлаждения пучка с ионными ловушками для измерения сверхтонких частиц. энергетические уровни и изотопические сдвиги короткоживущих изотопов с помощью лазерной спектроскопии.

ТИТАН

Ионная ловушка TRUMF для атомной и ядерной науки (TITAN) измеряет массу короткоживущих изотопов с высокой точностью. Радиоактивные изотопы из ISAC отправляются на ТИТАН для охлаждения, генерации заряда и улавливания. Весь процесс происходит примерно за 10 миллисекунд, что позволяет изучать радиоактивные изотопы с коротким периодом полураспада.

ТРИНАТ

TRINAT, ловушка нейтральных атомов TRUMF, удерживает скопление нейтральных атомов, подвешенных в очень небольшом пространстве, в высоком вакууме, что позволяет изучать продукты распада радиоактивных атомов.

Объект ISAC-II

Пучки редких изотопов, производимые на установке ISAC-II, транспортируются по электростатической линии транспортировки пучков низкой энергии (LEBT) и отправляются через распределительную станцию ​​либо в экспериментальную зону низких энергий, либо в серию экспериментов с комнатной температурой. ускоряющие структуры в экспериментальной зоне средних энергий ISAC-I. Для доставки высокой энергии луч линейного ускорителя с дрейфовой трубкой (DTL) отклоняется на север вдоль S-образной линии передачи к сверхпроводящему линейному ускорителю ISAC-II (SC-linac) для ускорения выше кулоновского барьера (5–11 МэВ/н. ). ТРИУМФ начал разработку технологии сверхпроводниковых ускорителей в 2001 году и в настоящее время является лидером в этой области, демонстрируя градиент ускорения (при низком коэффициенте бета), значительно превосходящий другие действующие установки. Эксперименты в ISAC-II включают:

ЭММА

Электромагнитный масс-анализатор (ЭММА) (срок завершения 2016 г.) представляет собой масс-спектрометр отдачи для установки ISAC-II компании TRUMF. ISAC-II будет обеспечивать интенсивными пучками радиоактивных ионов массой до 150 атомных единиц массы ученых со всего мира, изучающих структуру ядра и ядерную астрофизику. Энергия этих лучей будет зависеть от конкретных ускоряемых ядер, но типичные максимальные скорости будут находиться в диапазоне 10–20% скорости света.

ГЕРАКЛ

ГЕРАКЛ, ранее известный как массив Чок-Ривер/Лаваль, состоит из 150 сцинтилляционных детекторов, охватывающих почти 4 пи. За последние десять лет он использовался более чем в дюжине экспериментов по изучению мультифрагментации при промежуточных энергиях (от 10 до 100 МэВ/А).

Тигрица

Спектрометр с подавлением гамма-излучения TRIUMF-ISAC (TIGRESS) — это современный новый спектрометр гамма-излучения, предназначенный для широкой программы ядерно-физических исследований с использованием ускоренных пучков радиоактивных ионов, обеспечиваемых сверхпроводящим линейным ускорителем ISAC-II. .

ИСАК-I/II

В экспериментах, перечисленных ниже, используются обе установки.

TUDA

Универсальная установка для изучения ядерных реакций астрофизического значения с помощью твердотельных детекторов .

ТАКТИКА

Ионизационная камера с возможностью полной реконструкции трека для изучения реакций астрофизического значения.

DSL

Установка TRUMF Doppler Shift Lifetimes, представляющая собой экспериментальную установку для измерения времени жизни возбужденных состояний ядер.

Канадский центр обработки данных ATLAS уровня 1

Эксперимент ATLAS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН использует протон-протонные столкновения при самой высокой энергии, когда-либо достигнутой в лаборатории, для поиска бозона Хиггса , частицы, центральной в современной модели того, как субатомные частицы достигают массы. ATLAS также будет искать явления «за пределами стандартной модели» физики элементарных частиц, такие как суперсимметрия , дополнительные измерения и составность кварков. Детектор ATLAS будет наблюдать за частицами, возникающими в результате примерно 900 миллионов протон-протонных столкновений в секунду, и, хотя быстрая электроника будет фильтровать события так, что будут записываться только те, которые, скорее всего, будут представлять интерес, ATLAS будет производить 3,5–5,0 петабайт данных. данных в год (один петабайт равен одному миллиону гигабайт). Кроме того, будут созданы вторичные наборы данных, которые могут удвоить объем производимых данных.

Чтобы проанализировать этот огромный объем информации, ЦЕРН координирует международную сеть крупных высокопроизводительных вычислительных центров, которые связаны инструментами сетевых вычислений так, что они действуют как одна огромная система. Эта сеть называется Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). Канадский центр обработки данных уровня 1, расположенный в ТРИУМФ, работает с девятью другими центрами уровня 1 ATLAS в мире для обработки необработанных данных, полученных в результате эксперимента. Кроме того, центры уровня 2, расположенные в университетах как в Канаде, так и за рубежом, используются для дальнейшей обработки результатов анализа уровня 1 и извлечения из данных новаторских физических результатов. Центры уровня 2 также станут основными площадками для компьютерного моделирования ATLAS, которое является неотъемлемой частью анализа данных.

Центр молекулярных и материаловедения

TRIUMF использует субатомные частицы в качестве зондов структуры материалов в Центре молекулярных и материаловедения (CMMS). Основными методами являются мкСР и β-ЯМР.

мкСР

TRIUMF использует технологию под названием μSR — мощный зонд для исследования таких материалов, как полупроводники, магниты и сверхпроводники. Пучки положительных мюонов создаются со спинами, выстроенными в одном направлении. Когда эти лучи попадают в материал, спины мюонов прецессируют (колеблются, как волчок) вокруг локальных магнитных полей в материале. Нестабильные мюоны вскоре распадаются на позитроны ; поскольку эти антиэлектроны имеют тенденцию испускаться в направлении спина мюонов, ученые микроСР могут изучить, как внутренние магнитные поля различных материалов влияют на спины мюонов, наблюдая направления, в которых испускаются позитроны.

β-ЯМР

ЯМР с β-обнаружением представляет собой экзотическую форму ядерного магнитного резонанса (ЯМР), в которой ядерного спина сигнал прецессии обнаруживается посредством бета-распада радиоактивного ядра. Центральный вопрос, который предстоит изучить, заключается в том, чем локальные электронные и магнитные свойства вблизи границы раздела или поверхности новых материалов (например, высокотемпературного сверхпроводника) отличаются от свойств в объеме.

Разработка детектора

TRUMF использует свой опыт, полученный в результате разработки детекторов для физики элементарных частиц и ядерной физики, в сотрудничестве с канадскими университетами для поддержки разработки передовых детекторов, в том числе для молекулярных наук, материаловедения и ядерной медицины. Отдел науки и технологий TRUMF проектирует и производит комплексные детекторные системы, включая механику, сервисное обслуживание, входную электронику, цифровую обработку сигналов и сбор данных.

Лаборатории ядерной медицины

Ядром программы ядерной медицины ТРИУМФ является позитронно-эмиссионная томография или ПЭТ – метод, при котором крошечные количества радиоактивных ядер, известных как радиоизотопы, объединяются с определенными биомолекулами и вводятся в организм. Биомолекулы можно «отследить», визуализируя продукты распада (два фотона, образующиеся в результате распада радиоактивного ядра в результате испускания позитрона) вне тела. ПЭТ позволяет количественно определять концентрацию меченных позитронами соединений в пространстве и времени внутри живого организма. ПЭТ более чувствителен, чем любой другой метод визуализации человека, такой как МРТ или КТ , особенно при обнаружении рака.

В состав программы ПЭТ в ТРИУМФ входят циклотронные системы для производства радиоизотопов, химические лаборатории синтеза радиофармпрепаратов и лаборатории контроля качества. В настоящее время ТРИУМФ использует медицинский циклотрон ТР-13 и мишенные системы для производства ¹⁸ Ф, ¹¹ С и ¹³ N. Радиофармацевтические производства включают в себя небольшую модульную чистую комнату при циклотроне для синтеза ¹⁸ F-фтордезоксиглюкоза (ФДГ). для BCCA, а также три дополнительных химических лаборатории для производства и разработки радиофармпрепаратов, используемых в исследованиях мозга и других программах UBC.

Тихоокеанский исследовательский центр болезни Паркинсона (PPRC) — это совместная программа TRUMF и UBC, изучающая расстройства центральной нервной системы. Примерно 80% исследований связаны с болезнью Паркинсона , а остальные — с расстройствами настроения и болезнью Альцгеймера . В рамках программы изучались причины, развитие и методы лечения заболевания, а также осложнения, возникающие в результате терапии, с использованием молекулярной визуализации в качестве основного инструмента.

Программа функциональной визуализации в BCCA является результатом сотрудничества агентства, TRIUMF, UBC и Детской больницы Британской Колумбии . Капитал, приобретенный через Фонд новых технологий Управления здравоохранения провинции Британская Колумбия, позволил приобрести первый в провинции гибридный ПЭТ/КТ-сканер в 2004 году. Клиническая программа ПЭТ/КТ, расположенная в Ванкуверском центре BCCA, была реализована благодаря поставке TRIUMF. ¹⁸ F — радионуклид, испускающий позитроны, используемый при производстве ¹⁸ F- фтордезоксиглюкоза (ФДГ). ФДГ, как маркер метаболизма глюкозы , является индикатором, используемым в онкологической ПЭТ-диагностике, диагностическом исследовании, которое стало стандартом лечения многих типов рака.

Установки протонного и нейтронного облучения

Начиная с 1995 года, TRUMF создала несколько линий излучения , которые обеспечивают низкоинтенсивные энергичные пучки протонов и нейтронов для моделирования радиационного воздействия как в космосе, так и в земной среде. Даже при низкой интенсивности несколько минут воздействия этих лучей могут соответствовать годам работы в космосе, воздухе или на земле, что позволяет проводить ускоренные испытания электроники.

Эти установки TRUMF, PIF и NIF, с тех пор стали признанными ведущими испытательными полигонами для изучения эффектов космического излучения с использованием протонов и возможностью использования этих протонов для создания энергетического спектра нейтронов, аналогичного тому, который наблюдается на высотах самолетов и на уровне земли. , также возможны испытания нейтронами. Большую часть пользователей протонов составляют канадские космические компании, такие как MDA Corporation , тогда как нейтроны используются в основном международными компаниями для авионики, микроэлектроники и коммуникационного оборудования, такими как The Boeing Company или Cisco Systems, Inc.

Кроме того, один из лучей использовался для лечения меланомы глаза в Центре протонной терапии, который действовал совместно с Онкологическим агентством Британской Колумбии и отделением офтальмологии Университета Британской Колумбии. До того, как протонное лечение стало доступным, наиболее распространенным методом действий было удаление глаза. Другие возможные методы лечения включали хирургическое удаление опухоли (что имеет серьезные ограничения) или имплантацию радиоактивного диска на стенку глаза под опухолью на несколько дней. Эти альтернативы были непригодны для лечения крупных опухолей и могли повредить чувствительные части глаза, что часто приводило к потере зрения. Однако после протонной терапии пациенты могут сохранить полезное зрение. Протоны попадают в глаз с тщательно контролируемой энергией и останавливаются внутри на точном и предсказуемом расстоянии. Они откладывают свою энергию движения ( кинетическую энергию ) в очень узком слое, разрушая живые клетки в этом слое. Поскольку луч протонов настолько сконцентрирован и так предсказуемо отдает свою энергию, мы можем успешно уничтожить опухоль, сохранив при этом другие близлежащие части глаза. Программа протонной терапии в ТРИУМФ была прекращена в 2019 году.

Внешнее научное сотрудничество

TRUMF также участвует в разработке и производстве детекторов и оборудования для крупных экспериментов по физике элементарных частиц, проводимых по всему миру.

АЛЬФА

В международное сотрудничество АЛЬФА , занимающееся улавливанием антиводорода с помощью экспериментов в ЦЕРН , входят члены TRIUMF. Команда ALPHA-Canada, возглавляемая ученым-исследователем TRIUMF доктором Макото К. Фудзивара, была отмечена премией NSERC Джона К. Поланьи 2013 года за работу с командой ALPHA в ЦЕРН в области понимания антиматерии . В состав канадской команды вошли более дюжины ученых и студентов, работающих в области физики плазмы , атома , конденсированного состояния , элементарных частиц , детекторов и ускорителей из Университета Британской Колумбии (UBC), Университета Саймона Фрейзера (SFU), Университета Калгари , Йорк. Университет и ТРИУМФ.

ТОРТ

TRUMF имеет давние отношения сотрудничества с японской KEK , которые еще больше укрепились в декабре 2015 года, когда было объявлено, что каждая организация создаст филиалы в соответствующем учреждении другой, чтобы способствовать развитию своей деятельности в области физических исследований.

Большой адронный коллайдер

Физики, инженеры и технический персонал ускорителя ТРИУМФ обладают уникальным опытом проектирования и изготовления критически важных частей ускорителя, таких как сборка с жидким аргоном торцевых калориметров для детектора ATLAS . Кроме того, TRUMF участвовал в строительстве и закупке нескольких магнитов и источников питания для самого БАКа. Полученный в результате вклад ускорителя стал необходимой частью канадских инвестиций в проект. В TRUMF также находится центр обработки данных ATLAS-Canada Tier-1, финансируемый Канадским фондом инноваций . Этот центр будет предварительно обрабатывать необработанные данные эксперимента перед анализом канадскими и зарубежными исследователями. Это также предоставит отечественным экспертам по детекторам доступ к необработанным данным для детальной калибровки и мониторинга.

СНО

TRUMF впервые стал активно участвовать в работе Нейтринной обсерватории Садбери (SNO), когда проекту потребовалась инженерная помощь. Конструкторское бюро и механический цех ТРИУМФ изготовили ключевые компоненты детектора. Более того, учёные ТРИУМФ были задействованы в проекте, который был удостоен Нобелевской премии по физике 2015 года и премии по фундаментальной физике 2016 года за открытие нейтринных осцилляций .

СНОЛАБ

ТРИУМФ участвует в ряде проектов SNOLAB . Яркими примерами являются Обсерватории гелия и свинца (HALO) сверхновых детектор нейтрино , который является частью системы раннего предупреждения SuperNova (SNEWS). и эксперимент с темной материей с использованием распознавания формы импульса аргона (DEAP), самого чувствительного детектора слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) на сегодняшний день.

Т2К

TRIUMF является частью T2K ( Токай -к -Камиока ) эксперимента по осцилляциям нейтрино в Японии . Компания TRIUMF участвует в создании камеры временной проекции и мелкозернистых детекторов, состоящих из пластиковых сцинтилляторов, для ближнего детектора Т2К , предназначенного для измерения свойств нейтринного пучка на его производственной площадке в Токае, прежде чем он пролетит 295 км до Камиока, на котором находится нейтрино. ожидаются колебания.

Группа пользователей ТРИУМФ

Группа пользователей ТРИУМФ (TUG) — это международное сообщество ученых и инженеров, проявляющих особый интерес к использованию установки ТРИУМФ. Его цель:

• предоставить формальные средства для обмена информацией, касающейся разработки и использования объекта;
• консультировать членов всей организации ТРИУМФ о доступных проектах и ​​объектах;
• предоставить организацию, реагирующую на заявления своих членов, для предоставления рекомендаций и рекомендаций руководству TRUMF по операционной политике и объектам.

Любой квалифицированный ученый может присоединиться к группе пользователей. Интересы группы защищает избранный комитет (Исполнительный комитет пользователей TRIUMF или TUEC). Частью обязанностей TUEC является организация встреч от имени членов, если это необходимо. По крайней мере, одно собрание — годовое общее собрание (ГОС) — проводится каждый год в начале декабря. Ссылка на веб-сайт TUG указана во внешних ссылках ниже.

См. также

• Канадские правительственные научно-исследовательские организации
• Канадские университетские научно-исследовательские организации
• Канадские организации промышленных исследований и разработок

Внешние ссылки

• Домашняя страница ТРИУМФ
• Группа пользователей ТРИУМФ (TUG)
• Руководство TRUMF для постоянных и потенциальных экспериментаторов