Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"SLAC" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см SLAC (значения) .

Национальная ускорительная лаборатория SLAC
SLAC LogoSD.png
SLAC aerial.jpg
Учредил1962 г.
Тип исследованияФизические науки
Бюджет383 миллиона долларов (2017 год) [1]
Поле исследований
Физика ускорителей
Фотонная наука
ДиректорЧи-Чанг Као
Сотрудники1,684
Адрес2575 Sand Hill Rd.
Менло-Парк, Калифорния 94025
Место расположенияМенло-Парк, Калифорния , США
37 ° 25′12,7 ″ с.ш. 122 ° 12′16,46 ″ з.д. / 37.420194 ° с.ш. 122.2045722 ° з.д. / 37.420194; -122.2045722 Координаты : 37 ° 25′12,7 ″ с.ш. 122 ° 12′16,46 ″ з.д.  / 37.420194 ° с.ш. 122.2045722 ° з.д. / 37.420194; -122.2045722
Кампус172 га (426 акров)
НикSLAC
ПринадлежностиДепартамент энергетики США
Стэнфордский университет
Бертон Рихтер
Ричард Э. Тейлор
Мартин Л. Перл
Интернет сайтwww .slac .stanford .edu
карта
Национальная ускорительная лаборатория SLAC находится в Калифорнии.
Национальная ускорительная лаборатория SLAC
Расположение в Калифорнии

SLAC National Accelerator Laboratory , первоначально названный Stanford Linear Accelerator Center , [2] [3] является Государственный департамент Соединенных энергетики Национальной лаборатории в ведении Стэнфордского университета под программным руководством Департамента энергетики США Управление по науке и находится в городе Менло - Парк, Калифорния . Это сайт Стэнфордского линейного ускорителя , 3,2 км (2 мили) в линейном ускорителе , построенной в 1966 году и закрыли в 2000 - х годах, что может ускорить электроны до энергии 50  ГэВ .

Сегодня СЛАК исследовательских центров по широкой программы в атомных и физике твердого тела , химии , биологии и медицине с помощью рентгеновских лучей от синхротронного излучения и лазера на свободных электронах , а также экспериментальных и теоретических исследований в элементарной физике элементарных частиц , физике астрочастиц , и космология .

История [ править ]

Вход в SLAC в Menlo Park

Основанный в 1962 году как Стэнфордский центр линейных ускорителей, это учреждение расположено на 172 гектарах (426 акров) земли, принадлежащей Стэнфордскому университету, на Сэнд-Хилл-роуд в Менло-Парке, Калифорния, к западу от главного кампуса университета. Главный ускоритель имеет длину 3,2 километра (2 мили) - самый длинный линейный ускоритель в мире - и работает с 1966 года.

За исследования SLAC были присуждены три Нобелевские премии по физике.

В результате исследований SLAC были присуждены три Нобелевские премии по физике :

  • 1976: Очарованный кварк - см. J / ψ-мезон [4]
  • 1990: Кварковая структура внутри протонов и нейтронов [5]
  • 1995: Тау-лептон [6]

Конференц-залы SLAC также служили местом проведения Клуба домашних компьютеров и других пионеров революции домашних компьютеров в конце 1970-х - начале 1980-х годов.

В 1984 году лаборатория была названа Национальным историческим памятником инженерного искусства ASME и вехой IEEE . [7]

SLAC разработал и в декабре 1991 года начал размещать первый сервер World Wide Web за пределами Европы. [8]

В начале и середине 1990-х 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, работающих на ускорителях частиц для физики высоких энергий и Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (SSRL) для исследований синхротронного светового излучения , который был «незаменим» в исследованиях, приведших к присуждению Нобелевской премии по химии 2006 года профессору Стэнфорда Роджеру Д. Корнбергу . [9]

В октябре 2008 года Министерство энергетики объявило, что название центра будет изменено на Национальная ускорительная лаборатория SLAC. Приведенные причины включают лучшее представление о новом направлении развития лаборатории и возможность использовать торговую марку для названия лаборатории. Стэнфордский университет выступил против попытки Министерства энергетики ввести товарный знак «Стэнфордский центр линейных ускорителей». [2] [10]

В марте 2009 года было объявлено, что Национальная ускорительная лаборатория SLAC должна получить 68,3 миллиона долларов в рамках Закона о восстановлении, которые будут выделены Управлением науки Министерства энергетики. [11]

В октябре 2016 года компания Bits and Watts начала сотрудничество между SLAC и Стэнфордским университетом с целью разработки «более экологичных электрических сетей». Позже SLAC сняла озабоченность по поводу своего партнера по отрасли, китайской государственной электроэнергетической компании. [12]

Компоненты [ править ]

SLAC 3-километровая (2 мили) Klystron Gallery над ускорителем пучка

Ускоритель [ править ]

Часть магистрали SLAC

Основным ускорителем был линейный ускоритель RF, который ускорял электроны и позитроны до 50 ГэВ . При длине 3,2 км (2,0 мили) ускоритель был самым длинным линейным ускорителем в мире и был заявлен как «самый прямой объект в мире». [13] до 2017 года, когда был открыт европейский рентгеновский лазер на свободных электронах . Главный ускоритель находится на глубине 9 м (30 футов) под землей [14] и проходит под шоссе 280 между штатами . Наземная клистронная галерея наверху пучка, было самым длинным зданием в Соединенных Штатах до тех пор, пока в 1999 году не были построены сдвоенные интерферометры проекта LIGO . Его легко отличить с воздуха, и он отмечен как визуальная путевая точка на аэронавигационных картах. [15]

Часть исходного линейного ускорителя теперь является частью когерентного источника света линейного ускорителя.

Яма и детектор SLC

Стэнфордский линейный коллайдер [ править ]

Стэнфордский линейный коллайдер был линейным ускорителем, который сталкивал электроны и позитроны в SLAC. [16] центр масс энергии составлял около 90 Г , равной массе от Z бозона , который ускоритель был предназначен для исследования. Аспирант Барретт Д. Милликен обнаружил первое событие Z 12 апреля 1989 года, изучая компьютерные данные предыдущего дня, полученные с детектора Mark II . [17] Основная часть данных была собрана Большим детектором SLAC , который появился в сети в 1991 году.Большой электрон-позитронный коллайдер в ЦЕРНе , который начал работать в 1989 году, сильно поляризованный электронный пучок на SLC (близкий к 80% [18] ) сделал возможными некоторые уникальные измерения, такие как нарушение четности в Z-бозон-кварковом взаимодействии. [19]

В настоящее время луч не входит в южную и северную дуги в машине, что приводит к окончательной фокусировке, поэтому эта секция законсервирована, чтобы направить луч в секцию PEP2 от распределительного устройства луча.

Вид изнутри SLD

Большой детектор SLAC [ править ]

Большой детектор SLAC (SLD) был основным детектором Стэнфордского линейного коллайдера. Он был разработан в первую очередь для обнаружения Z-бозонов, возникающих в результате электрон-позитронных столкновений ускорителя. Построенный в 1991 году, SLD работал с 1992 по 1998 год. [20]

PEP [ править ]

PEP (Positron-Electron Project) начал работу в 1980 году с энергией центра масс до 29 ГэВ. На вершине PEP было пять действующих детекторов крупных частиц, а также шестой меньший детектор. Около 300 исследователей использовали ПЭП. PEP прекратил работу в 1990 году, а строительство PEP-II началось в 1994 году. [21]

PEP-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 в окружности 2,2 км (1,4 мили). PEP-II был хозяином эксперимента BaBar , одного из так называемых экспериментов B-Factory по изучению симметрии зарядовой четности .

Стэнфордский источник синхротронного излучения [ править ]

Основная статья: Стэнфордский источник синхротронного излучения

Стэнфорд синхротронного излучения источника света (SSRL) является синхротронного излучения объекта пользователь находится в университетском городке СЛАК. Первоначально созданный для физики элементарных частиц, он использовался в экспериментах, где был открыт мезон J / ψ . Сейчас он используется исключительно для материаловедческих и биологических экспериментов, 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, что позволило ему работать независимо от основного линейного ускорителя.

Космический гамма-телескоп Ферми

Космический гамма-телескоп Ферми [ править ]

Основная статья: Космический гамма-телескоп Ферми

SLAC играет главную роль в миссии и работе космического гамма-телескопа Ферми , запущенного в августе 2008 года. Основными научными целями этой миссии являются:

  • Чтобы понять механизмы ускорения частиц в AGNs , пульсарах и SNR .
  • Для разрешения гамма-излучения неба: неопознанные источники и диффузное излучение.
  • Для определения высокоэнергетического поведения гамма-всплесков и переходных процессов.
  • Для исследования темной материи и фундаментальной физики.

KIPAC [ править ]

Основная статья: Институт астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли

Институт астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли (KIPAC) частично размещается на территории SLAC в дополнение к его присутствию в главном кампусе Стэнфорда.

ПУЛЬС [ править ]

Стэнфордский институт PULSE (PULSE) - это независимая Стэнфордская лаборатория, расположенная в центральной лаборатории SLAC. PULSE был создан Стэнфордским университетом в 2005 году, чтобы помочь преподавателям Стэнфорда и ученым SLAC в разработке сверхбыстрых рентгеновских исследований в LCLS. Публикации исследований PULSE можно посмотреть здесь .

LCLS [ править ]

Линейный источник когерентного света (LCLS) - это лазерная установка на свободных электронах , расположенная в SLAC. LCLS частично является реконструкцией последней 1/3 исходного линейного ускорителя в SLAC и может доставлять чрезвычайно интенсивное рентгеновское излучение для исследований в ряде областей. Он получил первую генерацию в апреле 2009 года. [22]

Аэрофотоснимок Стэнфордского центра линейных ускорителей, показывающий 3,2-километровое (2-мильное) здание, в котором находится линия пучка ускорителей, которая проходит под межштатной автомагистралью 280 . Детекторный комплекс виден с востока, с правой стороны.

Лазер излучает жесткое рентгеновское излучение, в 10 9 раз превышающее относительную яркость традиционных синхротронных источников, и является самым мощным источником рентгеновского излучения в мире. LCLS позволяет проводить множество новых экспериментов и обеспечивает усовершенствования существующих экспериментальных методов. Часто рентгеновские лучи используются для получения «моментальных снимков» объектов на атомном уровне перед уничтожением образцов. Длина волны лазера в диапазоне от 6,2 до 0,13 нм (от 200 до 9500 электрон-вольт (эВ)) [23] [24] аналогична ширине атома, обеспечивая чрезвычайно подробную информацию, которая ранее была недостижима. [25]Кроме того, лазер способен захватывать изображения с «выдержкой», измеряемой в фемтосекундах или миллиардных долях секунды, что необходимо, потому что интенсивность луча часто достаточно высока, чтобы образец взорвался на фемтосекундной шкале времени. [26] [23]

LCLS-II [ править ]

Проект LCLS-II предусматривает существенное обновление LCLS за счет добавления двух новых рентгеновских лазерных лучей. Новая система будет использовать 500 м (1600 футов) существующего туннеля, чтобы добавить новый сверхпроводящий ускоритель на 4 ГэВ и два новых набора ондуляторов, которые увеличат доступный диапазон энергий LCLS. Развитие открытий с использованием этих новых возможностей может включать новые лекарства, компьютеры следующего поколения и новые материалы. [27]

FACET [ править ]

В 2012 году первые две трети (~ 2 км) оригинального SLAC LINAC были повторно введены в эксплуатацию для нового пользовательского объекта - объекта Advanced Accelerator Experimental Tests (FACET). Эта установка была способна доставлять пучки электронов (и позитронов) с энергией 20 ГэВ и 3 нКл с короткими сгустками и небольшими размерами пятна, что идеально для исследований ускорения плазмы с помощью пучка . [28] В 2016 году на объекте закончились работы по строительству LCLS-II, который займет первую треть SLAC LINAC. В рамках проекта FACET-II будут восстановлены пучки электронов и позитронов в средней трети LINAC для продолжения исследований ускорения плазмы с помощью пучка в 2019 году.

NLCTA [ править ]

Next Linear Collider Test Accelerator (NLCTA) - это линейный ускоритель с электронным пучком высокой яркости 60–120 МэВ, используемый для экспериментов по передовым методам манипулирования пучком и ускорения. Он расположен на конечной станции SLAC B. Список соответствующих исследовательских публикаций можно посмотреть здесь .

Другие открытия [ править ]

  • SLAC также сыграл важную роль в разработке клистрона , мощной лампы для микроволнового усиления.
  • В настоящее время ведутся активные исследования по ускорению плазмы с недавними успехами, такими как удвоение энергии электронов на 42 ГэВ в ускорителе метрового масштаба.
  • На месте SLAC была найдена палеопарадоксия , а ее скелет можно увидеть в небольшом музее в Бризуэй. [29]
  • Средство SSRL использовалось для обнаружения скрытого текста в Палимпсесте Архимеда . Рентгеновские лучи от источника синхротронного излучения заставили железо в оригинальных чернилах светиться, что позволило исследователям сфотографировать исходный документ, который стер христианский монах. [30]

См. Также [ править ]

  • Физика ускорителя
  • Луч
  • Циклотрон
  • Дипольный магнит
  • Электромагнетизм
  • Список частиц
  • Список лабораторий колледжей США, проводящих фундаментальные оборонные исследования
  • Пучок частиц
  • Физика элементарных частиц
  • Квадрупольный магнит
  • Источник нейтронов отщепления
  • Вольфганг Панофски (1961–84, директор SLAC; профессор Стэнфордского университета)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Краткий обзор лабораторий - SLAC http://science.energy.gov/laboratories/slac-national-accelerator-laboratory/
  2. ^ a b «SLAC переименован в SLAC Natl. Accelerator Laboratory» . Stanford Daily . 16 октября 2008 года Архивировано из оригинала 5 июня 2013 года . Проверено 16 октября 2008 года .
  3. ^ "Стэнфордский центр линейных ускорителей переименован в Национальную ускорительную лабораторию SLAC" (пресс-релиз). Национальная ускорительная лаборатория SLAC. 15 октября 2008 года архивации с оригинала на 20 июля 2011 года . Проверено 20 июля 2011 года .
  4. ↑ Нобелевская премия по физике 1976 г. Архивировано 7 декабря 2005 г. в Wayback Machine . Половина приза присуждена Бертону Рихтеру .
  5. ↑ Нобелевская премия по физике 1990 г. Архивировано 26 ноября 2005 г. на церемонии вручения премии Wayback Machine, разделенной между Джеромом И. Фридманом , Генри В. Кендаллом и Ричардом Э. Тейлором .
  6. ↑ Нобелевская премия по физике 1995 г. Архивировано 2 декабря 2005 г. на приз Wayback Machine Half, присужденный Мартину Л. Перлу .
  7. ^ "Вехи: Стэнфордский центр линейных ускорителей, 1962" . Сеть глобальной истории IEEE . IEEE . Проверено 3 августа 2011 года .
  8. ^ «Архивы и Управление истории: ранняя хронология и документы» . Проверено 27 декабря +2016 .
  9. ^ "Нобелевская премия по химии 2006 г." . Виртуальный центр посетителей SLAC . Стэндфордский Университет. й Архивировано из оригинала 5 августа 2011 года . Проверено 19 марта 2015 года .
  10. ^ «SLAC сегодня» . Проверено 27 декабря +2016 .
  11. ^ 23, 2009 - Национальная ускорительная лаборатория SLAC получит 68,3 миллиона долларов в рамках Закона о восстановлении
  12. ^ Ханна Ноулз; Бербер Джин (29 мая 2019 г.). «Доступ Китая к исследованиям поставлен под сомнение: разногласия возникают по поводу включения и национальной безопасности». 255 (66). Stanford Daily.
  13. ^ Сарачевича, Алан Т. « Силиконовая долина:. Это место , где мозги отвечают баксы » San Francisco Chronicle 23 октября 2005 р J2. Проверено 24 октября 2005 г.
  14. Перейти ↑ Neal, RB (1968). «Глава 5» (PDF) . Стэнфордский двухмильный ускоритель . Нью-Йорк, Нью-Йорк: WA Benjamin, Inc. стр. 59 . Проверено 17 сентября 2010 года .
  15. ^ https://opennav.com/waypoint/US/VPSLA
  16. Перейти ↑ Loew, GA (1984). «Линейный коллайдер SLAC и несколько идей о будущих линейных коллайдерах» (PDF) . Труды 1984 линейного ускорителя конференции .
  17. Перейти ↑ Rees, JR (1989). «Стэнфордский линейный коллайдер». Scientific American . 261 (4): 36–43. Bibcode : 1989SciAm.261d..58R . DOI : 10.1038 / Scientificamerican1089-58 .См. Также журнал коллег по адресу http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000294 .
  18. ^ Кен Бэрд, Измерения LR и лептона из SLD http://hepweb.rl.ac.uk/ichep98/talks_1/talk101.pdf
  19. ^ Райт, Томас Р. (2002). «Нарушение четности в распадах Z-бозонов на тяжелые кварки на SLD» (PDF) . DOI : 10.2172 / 801825 . ОСТИ 801825 . S2CID 116959532 .    Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  20. ^ https://www.slac.stanford.edu/gen/grad/GradHandbook/slac.html
  21. ^ "Стэнфордский центр линейных ускорителей" . Проверено 27 декабря +2016 .
  22. ^ "Источник когерентного света линейного ускорителя SLAC" . Проверено 27 декабря +2016 .
  23. ^ a b "НАУКА МЯГКИМ РЕНТГЕНОВСКИМ МАТЕРИАЛАМ (SXR)" . Проверено 22 марта 2015 года .
  24. ^ "Страница статуса LCLS" .
  25. ^ Bostedt, C .; и другие. (2013). "Сверхбыстрые и сверхинтенсивные рентгеновские науки: первые результаты на основе лазера на свободных электронах с когерентным источником света линейного ускорителя" Журнал Physics B . 46 (16): 164003. Bibcode : 2013JPhB ... 46p4003B . DOI : 10.1088 / 0953-4075 / 46/16/164003 .
  26. ↑ Рэйчел Эренберг, ScienceNews.org
  27. ^ «Обновление LCLS-II, позволяющее проводить новаторские исследования во многих областях» . Криогенное общество Америки . 8 июля 2015 . Проверено 15 августа 2015 года .
  28. ^ FACET: новый пользовательский объект SLAC
  29. ^ Стэнфордский SLAC Paleoparadoxia большое спасибо Адель Панофски, жене доктора Панофски, за повторную сборку костей палеопарадоксии, обнаруженных в SLAC.
  30. ^ Бергманн, Уве. «Рентгеновское флуоресцентное изображение палимпсеста Архимеда: техническое резюме» (PDF) . Национальная ускорительная лаборатория SLAC . Проверено 4 октября 2009 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный веб-сайт
    • SLAC Today , онлайн-газета SLAC, издается по будням.
    • журнал симметрии , ежемесячный журнал SLAC по физике элементарных частиц, с Fermilab