Krajowe Laboratorium Akceleratora SLAC -SLAC National Accelerator Laboratory
 Główne logo
| |
 Widok z lotu ptaka byłego akceleratora liniowego
| |
| Przyjęty | 1962 |
|---|---|
| Rodzaj badania | Nauk fizycznych |
| Budżet | 383 miliony dolarów (2017) |
Dziedzina badań |
Fizyka akceleratora Nauka o fotonach |
| Dyrektor | Chi-Chang Kao |
| Personel | 1684 |
| Adres zamieszkania | 2575 Sand Hill Rd. Menlo Park, CA 94025 |
| Lokalizacja |
Menlo Park, Kalifornia , Stany Zjednoczone 37° 25′03″N 122°12′09″W / 37,41750°N 122,20250°W Współrzędne : 37°25′03″N 122°12′09″W / 37,41750°N 122,20250°W |
| Kampus | 172 ha (426 akrów) |
| Przezwisko | SLAC |
| Afiliacje |
Departament Energii Stanów Zjednoczonych Uniwersytetu Stanforda |
|
Burton Richter Richard E. Taylor Martin L. Perl |
|
| Stronie internetowej | www |
| Mapa | |
  Lokalizacja w Kalifornii
| |
 | |
| Właściwości ogólne | |
|---|---|
| Typ akceleratora | akcelerator liniowy |
| Typ wiązki | elektrony |
| Typ celu | stały cel |
| Właściwości belek | |
| Maksymalna energia | 50 GeV |
| Właściwości fizyczne | |
| Długość | 3,2 km (2,0 mil) |
| Lokalizacja | Menlo Park, Kalifornia |
| Instytucja | Uniwersytet Stanforda , USA-DOE |
| Daty operacji | 1966 - 2006 |
| zastąpiony przez | LCLS |
SLAC National Accelerator Laboratory , pierwotnie nazwane Stanford Linear Accelerator Center , jest krajowym laboratorium Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, prowadzonym przez Uniwersytet Stanforda pod programowym kierownictwem Biura Naukowego Departamentu Energii USA i zlokalizowanym w Menlo Park w Kalifornii . Jest to miejsce, w którym powstał Stanford Linear Accelerator , 3,2-kilometrowy (2-milowy) akcelerator liniowy skonstruowany w 1966 roku i wyłączony w 2000 roku, który mógł przyspieszać elektrony do energii 50 GeV .
Dziś badania SLAC skupiają się na szerokim programie z zakresu fizyki atomowej i ciała stałego , chemii , biologii i medycyny z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego z promieniowania synchrotronowego i lasera na swobodnych elektronach oraz badań eksperymentalnych i teoretycznych z zakresu fizyki cząstek elementarnych , fizyki astrocząstek , i kosmologia .
Historia
Założony w 1962 roku jako Stanford Linear Accelerator Center, obiekt znajduje się na 172 ha (426 akrów) gruntów należących do Uniwersytetu Stanforda przy Sand Hill Road w Menlo Park w Kalifornii — na zachód od głównego kampusu uniwersytetu. Główny akcelerator ma długość 3,2 km (2 mil) – najdłuższy akcelerator liniowy na świecie – i działa od 1966 roku.
Badania w SLAC przyniosły trzy Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki :
- 1976: Kwark powabny — patrz J/ψ meson
- 1990: Struktura kwarków wewnątrz protonów i neutronów
- 1995: Tau lepton
Sale konferencyjne SLAC były również miejscem dla Homebrew Computer Club i innych pionierów rewolucji komputerowej w domu późnych lat siedemdziesiątych i wczesnych osiemdziesiątych.
W 1984 roku laboratorium zostało nazwane Narodowym Zabytkiem Inżynierii Historycznej ASME oraz Kamieniem Milowym IEEE .
SLAC opracował iw grudniu 1991 r. rozpoczął hosting pierwszego serwera WWW poza Europą.
Na początku do połowy lat dziewięćdziesiątych, Stanford Linear Collider (SLC) zbadał właściwości bozonu Z przy użyciu dużego detektora Stanford Large Detector.
Od 2005 r. SLAC zatrudniał ponad 1000 osób, z których około 150 było fizykami ze stopniami doktora i służyło ponad 3000 wizytujących naukowców rocznie, obsługując akceleratory cząstek dla fizyki wysokich energii oraz Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL) dla badań promieniowania synchrotronowego , co było „niezbędne” w badaniach prowadzących do przyznania w 2006 r. Nagrody Nobla w dziedzinie chemii profesorowi Stanforda Rogerowi D. Kornbergowi .
W październiku 2008 r. Departament Energii ogłosił zmianę nazwy ośrodka na Krajowe Laboratorium Akceleratora SLAC. Podane powody obejmują lepszą reprezentację nowego kierunku laboratorium oraz możliwość znakowania nazwą laboratorium. Uniwersytet Stanforda prawnie sprzeciwił się próbom Departamentu Energii oznaczenia znaku towarowego „Stanford Linear Accelerator Center”.
W marcu 2009 roku ogłoszono, że Krajowe Laboratorium Akceleratora SLAC otrzyma 68,3 miliona dolarów w ramach Ustawy o Odzyskiwaniu, które mają być wydatkowane przez Biuro Nauki Departamentu Energii.
W październiku 2016 r. firma Bits and Watts rozpoczęła współpracę między SLAC a Uniwersytetem Stanforda w celu zaprojektowania „lepszych, bardziej ekologicznych sieci elektrycznych”. SLAC później wycofał się z obaw dotyczących partnera branżowego, państwowego chińskiego zakładu energetycznego.
składniki
Akcelerator
Głównym akceleratorem był akcelerator liniowy RF , który przyspieszał elektrony i pozytony do 50 GeV . Przy długości 3,2 km (2,0 mil) akcelerator był najdłuższym akceleratorem liniowym na świecie i był uważany za „najbardziej prosty obiekt na świecie”. do 2017 roku, kiedy otwarto europejski laser rentgenowski na swobodnych elektronach . Główny akcelerator jest zakopany 9 m (30 stóp) pod ziemią i przechodzi pod autostradą międzystanową 280 . Naziemna galeria klistronu na szczycie linii badawczej była najdłuższym budynkiem w Stanach Zjednoczonych do czasu ukończenia w 1999 roku bliźniaczych interferometrów projektu LIGO . Jest łatwo odróżnialna od powietrza i jest oznaczona jako wizualny punkt orientacyjny na mapach lotniczych.
Część oryginalnego akceleratora liniowego jest teraz częścią Linac Coherent Light Source.
Zderzacz liniowy Stanforda
Stanford Linear Collider był akceleratorem liniowym , który zderzał elektrony i pozytony w SLAC. Energia środka masy wynosiła około 90 GeV , co jest równe masie bozonu Z , do badania którego zaprojektowano akcelerator . Doktorant Barrett D. Milliken odkrył pierwsze zdarzenie Z 12 kwietnia 1989 r. podczas przeglądania danych komputerowych z poprzedniego dnia z detektora Mark II . Większość danych została zebrana przez Wielki Detektor SLAC , który wszedł do sieci w 1991 roku. Chociaż w dużej mierze przyćmiony przez Wielki Zderzacz Elektronów i Pozytronów w CERN , który zaczął działać w 1989 roku, silnie spolaryzowana wiązka elektronów w SLC (blisko 80% ) umożliwiły pewne unikalne pomiary, takie jak naruszenie parzystości w sprzężeniu Z Bozon-b kwark.
Obecnie żadna wiązka nie wchodzi do łuku południowego i północnego w maszynie, co prowadzi do Ostatecznego Ogniska, dlatego ta sekcja jest na mokro, aby wprowadzić wiązkę do sekcji PEP2 ze rozdzielni belek.
Duży detektor SLAC
Duży detektor SLAC (SLD) był głównym detektorem Zderzacza Liniowego Stanforda. Został zaprojektowany głównie do wykrywania bozonów Z wytwarzanych w zderzeniach elektron-pozyton akceleratora. Zbudowany w 1991 roku SLD działał od 1992 do 1998 roku.
WERWA
PEP (Positron-Electron Project) rozpoczął działalność w 1980 roku, przy energii środka masy do 29 GeV. W swoim wierzchołku PEP posiadał pięć dużych detektorów cząstek oraz szósty mniejszy detektor. Około 300 badaczy wykorzystało PEP. PEP przestał działać w 1990 roku, a PEP-II rozpoczął budowę w 1994 roku.
PEP-II
Od 1999 do 2008 roku głównym celem akceleratora liniowego było wstrzykiwanie elektronów i pozytonów do akceleratora PEP-II, zderzacza elektron-pozyton z parą pierścieni akumulacyjnych o obwodzie 2,2 km (1,4 mil). PEP-II był gospodarzem eksperymentu BaBar , jednego z tak zwanych eksperymentów B-Factory badających symetrię parzystości ładunku .
Źródło światła promieniowania synchrotronowego Stanforda
Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) to ośrodek użytkownika światła synchrotronowego zlokalizowany na terenie kampusu SLAC. Pierwotnie zbudowany dla fizyki cząstek elementarnych, był używany w eksperymentach, w których odkryto mezon J/ψ . Jest on obecnie używany wyłącznie do eksperymentów materiałoznawczych i biologicznych, w których wykorzystuje się promieniowanie synchrotronowe o wysokiej intensywności emitowane przez zmagazynowaną wiązkę elektronów do badania struktury molekuł. Na początku lat 90. zbudowano dla tego pierścienia akumulacyjnego niezależny wtryskiwacz elektronów, co pozwoliło mu działać niezależnie od głównego akceleratora liniowego.
Kosmiczny Teleskop Fermiego na promieniowanie gamma
SLAC odgrywa główną rolę w misji i działaniu Kosmicznego Teleskopu Promieni Gamma Fermiego, wystrzelonego w sierpniu 2008 roku. Główne cele naukowe tej misji to:
- Zrozumienie mechanizmów przyspieszania cząstek w AGN , pulsarach i SNR .
- Aby rozwiązać niebo w zakresie promieniowania gamma: niezidentyfikowane źródła i emisja rozproszona.
- Aby określić wysokoenergetyczne zachowanie rozbłysków i stanów przejściowych promieniowania gamma.
- Aby zbadać ciemną materię i fundamentalną fizykę.
KIPAC
Instytut Astrofizyki Cząstek i Kosmologii Kavli (KIPAC) mieści się częściowo na terenie SLAC, oprócz swojej obecności na głównym kampusie Stanford.
PULS
Stanford PULSE Institute (PULSE) jest niezależnym laboratorium Stanford zlokalizowanym w Centralnym Laboratorium SLAC. PULSE został stworzony przez Stanford w 2005 roku, aby pomóc wykładowcom Stanford i naukowcom SLAC w opracowaniu ultraszybkich badań rentgenowskich w LCLS. Publikacje badawcze PULSE można obejrzeć tutaj .
LCLS
Linac Coherent Light Source (LCLS) to laser na swobodnych elektronach zlokalizowany w SLAC. LCLS jest częściowo rekonstrukcją ostatniej 1/3 oryginalnego akceleratora liniowego w SLAC i może dostarczać niezwykle intensywne promieniowanie rentgenowskie do badań w wielu dziedzinach. Osiągnął pierwszy lasing w kwietniu 2009 roku.
Laser wytwarza twarde promieniowanie rentgenowskie, które jest 109 razy większe niż jasność tradycyjnych źródeł synchrotronowych i jest najpotężniejszym źródłem promieniowania rentgenowskiego na świecie. LCLS umożliwia szereg nowych eksperymentów i zapewnia ulepszenia istniejących metod eksperymentalnych. Często promienie rentgenowskie są używane do robienia „zdjęć” obiektów na poziomie atomowym przed zatarciem próbek. Długość fali lasera w zakresie od 6,2 do 0,13 nm (200 do 9500 elektronowoltów (eV)) jest zbliżona do szerokości atomu, dostarczając niezwykle szczegółowych informacji, które wcześniej były nieosiągalne. Dodatkowo laser jest w stanie rejestrować obrazy z „szybkością migawki” mierzoną w femtosekundach lub milionowych częściach sekundy, co jest konieczne, ponieważ intensywność wiązki jest często na tyle duża, że próbka eksploduje w femtosekundowej skali czasu.
LCLS-II
Projekt LCLS-II ma zapewnić znaczną modernizację LCLS poprzez dodanie dwóch nowych wiązek laserowych promieniowania rentgenowskiego. Nowy system wykorzysta 500 m (1600 stóp) istniejącego tunelu do dodania nowego akceleratora nadprzewodzącego o energii 4 GeV oraz dwóch nowych zestawów undulatorów, które zwiększą dostępny zakres energii LCLS. Postęp z odkryć wykorzystujących te nowe możliwości może obejmować nowe leki, komputery nowej generacji i nowe materiały.
ASPEKT
W 2012 roku pierwsze dwie trzecie (~2 km) oryginalnego SLAC LINAC zostały ponownie uruchomione dla nowego obiektu użytkownika, Facility for Advanced Accelerator Experimental Tests (FACET). Obiekt ten był w stanie dostarczyć wiązki elektronów (i pozytonów) 20 GeV, 3 nC o krótkich długościach pęczków i małych rozmiarach plamek, idealne do badań akceleracji plazmy sterowanej wiązką. Obiekt zakończył działalność w 2016 roku dla konstrukcji LCLS-II, która zajmie pierwszą trzecią część SLAC LINAC. Projekt FACET-II przywróci wiązki elektronów i pozytonów w środkowej jednej trzeciej LINAC w celu kontynuacji badań akceleracji plazmy sterowanej wiązką w 2019 r.
NLCTA
Next Linear Collider Test Accelerator (NLCTA) jest akceleratorem liniowym wiązki elektronów o wysokiej jasności 60-120 MeV, używanym do eksperymentów dotyczących zaawansowanych technik manipulacji wiązką i przyspieszania. Znajduje się na stacji końcowej B SLAC. Listę odpowiednich publikacji naukowych można zobaczyć tutaj .
Fizyka teoretyczna
SLAC prowadzi również badania teoretyczne z zakresu fizyki cząstek elementarnych, w tym w obszarach kwantowej teorii pola , fizyki zderzaczy, fizyki astrocząstek i fenomenologii cząstek.
Inne odkrycia
- SLAC odegrał również kluczową rolę w opracowaniu klistronu , lampy mikrofalowej o dużej mocy wzmacniającej.
- Prowadzone są aktywne badania nad przyspieszeniem plazmy, które odniosły ostatnio sukcesy, takie jak podwojenie energii elektronów 42 GeV w akceleratorze o skali metrowej.
- Na terenie SLAC znaleziono paleoparadoksję , a jej szkielet można zobaczyć w małym muzeum w Breezeway.
- Narzędzie SSRL zostało użyte do ujawnienia ukrytego tekstu w Palimpseście Archimedesa . Promienie rentgenowskie ze źródła promieniowania synchrotronowego spowodowały, że żelazo w oryginalnym atramencie zaświeciło, umożliwiając naukowcom sfotografowanie oryginalnego dokumentu, który wytarł chrześcijański mnich.
Zobacz też
- Fizyka akceleratora
- Cyklotron
- Magnes dipolowy
- Elektromagnetyzm
- Lista cząstek
- Lista laboratoriów uniwersyteckich w Stanach Zjednoczonych prowadzących podstawowe badania obronne
- Wiązka cząstek
- Magnes kwadrupolowy
- Spalacyjne źródło neutronów
- Wolfgang Panofsky (1961-1984, dyrektor SLAC; profesor, Uniwersytet Stanforda)
Bibliografia
Zewnętrzne linki
-
Oficjalna strona internetowa
- SLAC Today Zarchiwizowane 21 czerwca 2010 w Wayback Machine , internetowej gazecie SLAC, wydawanej w dni powszednie
- magazyn symetrii , miesięcznik SLAC poświęcony fizyce cząstek elementarnych, z Fermilab