science >> Wetenschap >  >> Fysica

Versnellende deeltjes, maar niet alleen voor de LHC

Verdeling van protonen die door de versnellerketen aan de verschillende installaties worden geleverd. Krediet:Daniel Dominguez/CERN

Deze week, de Large Hadron Collider (LHC) was in technische stilstand, maar de deeltjes bleven in de andere versnellers circuleren. Dit komt omdat de keten van vier injectoren die de LHC voeden, ook deeltjes levert aan talloze experimenten in verschillende experimentele gebieden.

In feite, zelfs als de LHC draait, de andere experimentele gebieden verbruiken bijna alle deeltjes, zoals het diagram laat zien. De grote versneller gebruikt minder dan 0,1% van de protonen die door de injectorketen worden aangemaakt. Dat komt vooral omdat de LHC een opslagring is:dezelfde stralen circuleren urenlang in de ring, het produceren van botsingen met elk circuit dat ze voltooien. Dat is niet het geval voor de andere machines van CERN, die stralen naar vaste doelen sturen - een bewerking die elke keer moet worden herhaald als er gegevens worden verzameld.

Alle protonen beginnen hun reis in de lineaire versneller Linac2, voordat het met een derde van de lichtsnelheid in de Proton Synchrotron Booster (PSB) werd gelanceerd. Op dat punt, hun wegen lopen uiteen.

Meer dan de helft van de protonen gaat naar ISOLDE, een onderzoekscentrum voor kernfysica. ISOLDE levert aan verschillende experimentele ruimtes waar jaarlijks talrijke experimenten plaatsvinden op gebieden variërend van fundamentele fysica tot materiaalwetenschappen en de productie van isotopen voor medische toepassingen. Vorig jaar, ISOLDE leverde deeltjes aan 46 experimenten.

De reis van protonen begint in de lineaire versneller Linac 2, waar ze worden opgevoerd tot een derde van de lichtsnelheid. Krediet:Maximilien Brice/CERN

De rest van de deeltjes die de PS Booster verlaten, gaan naar de Proton Synchrotron (PS), die drie andere experimentele gebieden levert:de Antiproton Decelerator (AD), gebruikt voor antimaterie-experimenten, het oostelijk gebied, die met name de thuisbasis is van het CLOUD-experiment dat is gewijd aan het bestuderen van de vorming van wolken, en tot slot n_TOF, een andere kernfysische faciliteit.

De PS stuurt een klein deel van zijn protonen naar de Super Proton Synchrotron (SPS), die op zijn beurt de meesten van hen naar het noorden stuurt, waar verschillende experimenten met een vast doel, waaronder COMPASS en NA62, gegevens verzamelen. Dus, uiteindelijk, de LHC ontvangt slechts een klein deel van de deeltjes die de reis begonnen.

in 2016, Het acceleratorcomplex van CERN versnelde 134 miljard miljard protonen (1,34 x 1020). Dit getal komt overeen met een minuscule hoeveelheid materie, ongeveer gelijk aan het aantal protonen in een zandkorrel, maar protonen zijn zo klein dat deze hoeveelheid voldoende is om alle experimenten te leveren.

De LHC zal vanavond weer in bedrijf zijn. Na een weekend tuning, het LHC-fysicaprogramma zou maandag opnieuw moeten beginnen.

  • minibal, een van de proefopstellingen van de nucleaire onderzoeksfaciliteit ISOLDE. De Isotope Mass Separator On-Line-faciliteit (ISOLDE) gebruikt meer dan de helft van de protonen die in het CERN-versnellercomplex zijn bereid om tal van experimenten uit te voeren op gebieden variërend van fundamentele fysica tot materiaalwetenschappen en de productie van isotopen voor medische toepassingen. Krediet:Julien Ordan / CERN

  • De Super Proton Synchrotron (SPS) is de laatste schakel in de keten van versnellers vóór de LHC. Het voedt ook de North Area waar een testhal voor toekomstige apparatuur staat en waar verschillende experimenten gegevens verzamelen. Krediet:Piotr Traczyk/CERN