Национальная ускорительная лаборатория SLAC - SLAC National Accelerator Laboratory

"SLAC" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. SLAC (значения).

Национальная ускорительная лаборатория SLAC
SLAC LogoSD.png
SLAC aerial.jpg
Создано1962
Тип исследованияФизические науки
Бюджет383 миллиона долларов (2017)[1]
Область научных исследований
Физика ускорителя
Фотонная наука
ДиректорЧи-Чанг Као
Штат сотрудников1,684
Адрес2575 Sand Hill Rd.
Менло-Парк, Калифорния 94025
РасположениеМенло-Парк, Калифорния, Соединенные Штаты
37 ° 25′12,7 ″ с.ш. 122 ° 12′16,46 ″ з.д. / 37.420194 ° с.ш. 122.2045722 ° з.д. / 37.420194; -122.2045722Координаты: 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
ПринадлежностиМинистерство энергетики США
Стэндфордский 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

Национальная ускорительная лаборатория SLAC, первоначально названный Стэнфордский центр линейных ускорителей,[2][3] это Министерство энергетики США Национальная лаборатория управляется Стэндфордский Университет под программным руководством Управления науки Министерства энергетики США и расположен в Менло-Парк, Калифорния. Это сайт Стэнфордский линейный ускоритель, 3,2 км (2 мили) линейный ускоритель построенный в 1966 году и закрытый в 2000-х годах, он мог разгонять электроны до энергии 50ГэВ.

Сегодня исследования SLAC сосредоточены на широкой программе в атомный и физика твердого тела, химия, биология, и лекарство используя рентгеновские лучи от синхротронное излучение и лазер на свободных электронах а также экспериментальный и теоретический исследования в элементарный физика элементарных частиц, физика астрономических частиц, и космология.

История

Вход в SLAC в Менло-парке.
Вход в SLAC в Menlo Park

Основанный в 1962 году как Стэнфордский центр линейных ускорителей, комплекс расположен на 172 гектарах (426 акров) Стэндфордский Университет земля в собственности Sand Hill Road 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.

Исследования SLAC дали три Нобелевские премии по физике

Исследования SLAC дали три Нобелевские премии по физике:

Помещения SLAC также послужили местом для проведения Домашний компьютерный клуб и другие пионеры домашний компьютер революция конца 1970-х - начала 1980-х гг.

В 1984 г. лаборатория была названа Национальный историко-технический памятник ASME и IEEE Milestone.[7]

SLAC был разработан и в декабре 1991 года начал принимать первые Всемирная сеть сервер за пределами Европы.[8]

В начале-середине 1990-х Стэнфордский линейный коллайдер (SLC) исследовал свойства Z-бозон с помощью Стэнфордского большого детектора.

По состоянию на 2005 год в SLAC работало более 1000 человек, около 150 из которых были физики с участием докторские степени, ежегодно обслуживала более 3000 приглашенных исследователей, ускорители частиц для физика высоких энергий и Стэнфордская лаборатория синхротронного излучения (SSRL) для синхротронный свет радиационные исследования, которые были «незаменимыми» в исследованиях, приведших к 2006 г. Нобелевская премия по химии присужден Стэнфордскому профессору Роджер Д. Корнберг.[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 совершенных и экологически чистых электрических сетей». Позже SLAC сняла озабоченность по поводу своего партнера по отрасли, китайской государственной электроэнергетической компании.[12]

Компоненты

SLAC 3-километровая (2 мили) Галерея Клистрон над луч Ускоритель

Ускоритель

Часть балки SLAC

Основным ускорителем был ВЧ линейный ускоритель это ускорило электроны и позитроны До 50 ГэВ. При длине 3,2 км (2,0 мили) ускоритель был самым длинным линейный ускоритель в мире и был объявлен «самым прямым объектом в мире».[13] до 2017 года, когда Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах открыт. Главный ускоритель находится на глубине 9 м (30 футов) под землей.[14] и проходит под Межгосударственное шоссе 280. Надземный клистрон галерея наверху луч, было самым длинным зданием в Соединенных Штатах до LIGO сдвоенные интерферометры проекта были завершены в 1999 году. Он легко различим с воздуха и 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

Стэнфордский линейный коллайдер был линейный ускоритель это столкнулось электроны и позитроны в SLAC.[16] В центр массы энергия было около 90 ГэВ, равный масса из Z-бозон, для изучения которой был разработан ускоритель. Студент Барретт Д. Милликен открыл первый Z мероприятие 12 апреля 1989 г. при изучении компьютерных данных предыдущего дня из Детектор Mark II.[17] Основная часть данных была собрана Большой детектор SLAC, который появился в сети в 1991 году. Хотя Большой электрон-позитронный коллайдер в ЦЕРН, который начал работать в 1989 г., поляризованный электронный пучок на SLC (около 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 направлять луч в секцию PEP2 от распределительного устройства луча.

Вид изнутри SLD

Большой детектор SLAC

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

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

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 диаметром 2,2 км (1,4 мили). PEP-II был хозяином BaBar эксперимент, один из так называемых B-Factory изучение экспериментов симметрия зарядовой четности.

Стэнфордский источник синхротронного излучения

Основная статья: Стэнфордский источник синхротронного излучения

В Стэнфордский источник синхротронного излучения (SSRL) - это синхротронный свет объект пользователя, расположенный в кампусе SLAC. Первоначально созданный для физики элементарных частиц, он использовался в экспериментах, где J / ψ-мезон был открыт. 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, что позволило ему работать независимо от основного линейного ускорителя.

Космический гамма-телескоп Ферми

Космический гамма-телескоп Ферми

Основная статья: Космический гамма-телескоп Ферми

SLAC играет первостепенную роль в миссии и работе Космический гамма-телескоп Ферми, запущен в августе 2008 года. Основными научными целями этой миссии являются:

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

KIPAC

Основная статья: Кавли Институт астрофизики элементарных частиц и космологии

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

ПУЛЬС

Стэнфордский институт PULSE (PULSE) Стэнфордская независимая лаборатория, расположенная в Центральной лаборатории SLAC. PULSE был создан Стэнфордом в 2005 году, чтобы помочь преподавателям Стэнфордского университета и ученым SLAC в разработке сверхбыстрых рентгеновских исследований в LCLS. Публикации исследований PULSE можно просмотреть Вот.

LCLS

Когерентный источник света линейного ускорителя (LCLS) - это лазер на свободных электронах объект, расположенный в SLAC. LCLS частично является реконструкцией последней 1/3 первоначального 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, на котором видно 3,2-километровое (2-мильное) здание, в котором находится пучок ускорителя, который проходит под Межгосударственный 280. Детекторный комплекс виден с востока, с правой стороны

Лазер излучает жесткие рентгеновские лучи, 109 раз превышает 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 «снимков» объектов на атомном уровне перед уничтожением образцов. Длина волны лазера от 0,13 до 6,2 нм (от 200 до 9500 электрон-вольт (эВ))[23][24] похож на ширину атома, предоставляя 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, так что образец взрывается в фемтосекундной шкале времени.[26][23]

LCLS-II

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, использующих эти новые возможности, может включать новые лекарства, компьютеры следующего поколения и новые материалы.[27]

ЛИЦО

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 длинами сгустков и небольшими размерами пятен, что идеально для управляемой пучком плазменное ускорение исследования.[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

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

Другие открытия

  • SLAC также сыграл важную роль в разработке клистрон, мощная микроволновая печь усилительная трубка.
  • Ведутся активные исследования по плазменное ускорение с недавними успехами, такими как удвоение энергии электронов на 42 ГэВ в ускорителе метрового масштаба.
  • Был Палеопарадоксия найден на сайте SLAC, а его скелет можно увидеть в небольшом музее в Бризуэй.[29]
  • Средство SSRL использовалось для выявления скрытого текста в Архимед Палимпсест. Рентгеновские лучи от источника синхротронного излучения заставили железо в исходных чернилах светиться, что позволило исследователям сфотографировать исходный документ, который стер христианский монах.[30]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Краткий обзор лабораторий - SLAC http://science.energy.gov/laboratories/slac-national-accelerator-laboratory/
  2. ^ а б «SLAC переименован в SLAC Natl. Accelerator Laboratory». Stanford Daily. 16 октября 2008 г. Архивировано с оригинал 5 июня 2013 г.. Получено 16 октября 2008.
  3. ^ «Стэнфордский центр линейных ускорителей переименован в Национальную ускорительную лабораторию SLAC» (Пресс-релиз). Национальная ускорительная лаборатория SLAC. 15 октября 2008 г. В архиве из оригинала 20 июля 2011 г.. Получено 20 июля 2011.
  4. ^ Нобелевская премия по физике 1976 г. В архиве 7 декабря 2005 г. Wayback Machine. Половина приза присуждена Бертон Рихтер.
  5. ^ Нобелевская премия по физике 1990 г. В архиве 26 ноября 2005 г. Wayback Machine Премия разделена между Джером И. Фридман, Генри В. Кендалл, и Ричард Э. Тейлор.
  6. ^ Нобелевская премия по физике 1995 г. В архиве 2 декабря 2005 г. Wayback Machine Половина приза присуждена Мартин Л. Перл.
  7. ^ "Вехи: Стэнфордский центр линейных ускорителей, 1962 год". Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 3 августа 2011.
  8. ^ «Архивно-исторический кабинет: ранняя хронология и документы». Получено 27 декабря 2016.
  9. ^ "Нобелевская премия по химии 2006 г.". Виртуальный центр посетителей SLAC. Стэндфордский Университет. нет данных Архивировано из оригинал 5 августа 2011 г.. Получено 19 марта 2015.
  10. ^ «SLAC сегодня». Получено 27 декабря 2016.
  11. ^ 23 ноября 2009 г. - 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. ^ Сарачевич, Алан Т. "Кремниевая долина: здесь мозги встречаются с деньгами. " Хроники Сан-Франциско 23 октября 2005 г. стр. J2. Проверено 24 октября 2005 г.
  14. ^ Нил, Р. Б. (1968). "Глава 5" (PDF). Стэнфордский двухмильный ускоритель. Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.A. Benjamin, Inc., стр. 59. Получено 17 сентября 2010.
  15. ^ https://opennav.com/waypoint/US/VPSLA
  16. ^ Лёв, Г. А. (1984). «Линейный коллайдер SLAC и несколько идей о будущих линейных коллайдерах» (PDF). Труды конференции по линейным ускорителям 1984 г..
  17. ^ Рис, Дж. Р. (1989). «Стэнфордский линейный коллайдер». Scientific American. 261 (4): 36–43. Bibcode:1989SciAm.261d..58R. Дои:10.1038 / Scientificamerican1089-58. См. Также бортовой журнал коллеги по адресу http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000294.
  18. ^ Кен Бэрд, Измерения ALR и Алептон из SLD http://hepweb.rl.ac.uk/ichep98/talks_1/talk101.pdf
  19. ^ https://pdfs.semanticscholar.org/22c0/158e9d4f5e1f85484aec7150e44b996dbf1a.pdf
  20. ^ https://www.slac.stanford.edu/gen/grad/GradHandbook/slac.html
  21. ^ "Стэнфордский центр линейных ускорителей". Получено 27 декабря 2016.
  22. ^ "Когерентный источник света линейного ускорителя SLAC". Получено 27 декабря 2016.
  23. ^ а б «МЯГКИЕ РЕНТГЕНОВСКИЕ МАТЕРИАЛЫ (SXR)». Получено 22 марта 2015.
  24. ^ "Страница статуса LCLS".
  25. ^ Bostedt, C .; и другие. (2013). «Сверхбыстрые и сверхинтенсивные рентгеновские исследования: первые результаты в линейном ускорителе с когерентным источником света на свободных электронах». Журнал физики B. 46 (16): 164003. Bibcode:2013JPhB ... 46p4003B. Дои:10.1088/0953-4075/46/16/164003.
  26. ^ Рэйчел Эренберг, ScienceNews.org
  27. ^ «Обновление LCLS-II для проведения новаторских исследований во многих областях». Криогенное общество Америки. 8 июля 2015 г.. Получено 15 августа 2015.
  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. Получено 4 октября 2009.

внешние ссылки