Суперпротонный синхротрон ( SPS ) — ускоритель частиц синхротронного типа в ЦЕРНе . Он расположен в кольцевом туннеле, 6,9 км (4,3 мили) в окружности, [ 1] проходящем по границе Франции и Швейцарии недалеко от Женевы , Швейцария. [2]
SPS был разработан группой под руководством Джона Адамса , генерального директора того, что тогда называлось Laboratory II. Первоначально специфицированный как ускоритель на 300 ГэВ , SPS был фактически построен с расчетом на 400 ГэВ, рабочую энергию, которую он достиг в официальную дату ввода в эксплуатацию 17 июня 1976 года. Однако к тому времени эта энергия была превзойдена Fermilab , которая достигла энергии 500 ГэВ 14 мая того же года. [3]
SPS использовался для ускорения протонов и антипротонов , электронов и позитронов (для использования в качестве инжектора для Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP) [4] ), а также тяжелых ионов .
С 1981 по 1991 год SPS работал как адронный (точнее, протон-антипротонный) коллайдер (в связи с этим он назывался Sp p S) , когда его пучки обеспечивали данные для экспериментов UA1 и UA2 , которые привели к открытию бозонов W и Z. Эти открытия и новая технология охлаждения частиц привели к присуждению Нобелевской премии Карло Руббиа и Саймону ван дер Мееру в 1984 году.
С 2006 по 2012 год SPS использовался в эксперименте CNGS для создания нейтринного пучка , который должен был быть обнаружен в лаборатории Гран-Сассо в Италии, в 730 км от ЦЕРНа.
В настоящее время SPS используется в качестве конечного инжектора для высокоинтенсивных протонных пучков для Большого адронного коллайдера (БАК), который начал предварительную эксплуатацию 10 сентября 2008 года, для чего он ускоряет протоны с 26 ГэВ до 450 ГэВ. Затем сам БАК ускоряет их до нескольких тераэлектронвольт (ТэВ).
Работа в качестве инжектора по-прежнему позволяет продолжать текущую программу исследований с фиксированной мишенью , в рамках которой SPS используется для обеспечения пучков протонов с энергией 400 ГэВ для ряда активных экспериментов с фиксированной мишенью, в частности, COMPASS , NA61/SHINE и NA62 .
SPS служил и продолжает использоваться в качестве испытательного стенда для новых концепций в физике ускорителей. В 1999 году он служил обсерваторией для феномена электронного облака . [5] В 2003 году SPS стал первой машиной, где были напрямую измерены управляющие члены резонанса Гамильтона. [6] А в 2004 году были проведены эксперименты по устранению пагубных эффектов столкновений пучков (подобных тем, что были в LHC). [7]
Радиочастотные резонаторы SPS работают на центральной частоте 200,2 МГц .
В ходе экспериментов, проводившихся на SPS, были сделаны следующие основные научные открытия.
Большому адронному коллайдеру потребуется модернизация для значительного увеличения светимости в течение 2020-х годов. Это потребует модернизации всей цепочки линейный ускоритель/прединжектор/инжектор, включая SPS.
В рамках этого SPS должен будет иметь возможность обрабатывать гораздо более интенсивный пучок. Одним из усовершенствований, рассмотренных в прошлом, было увеличение энергии извлечения до 1 ТэВ. [10] Однако энергия извлечения будет сохранена на уровне 450 ГэВ, в то время как другие системы будут модернизированы. Система ускорения будет модифицирована для обработки более высоких напряжений, необходимых для ускорения пучка более высокой интенсивности. Система сброса пучка также будет модернизирована, чтобы она могла принимать пучок более высокой интенсивности без получения значительных повреждений. [11]
Медиа, связанные с Суперпротонным синхротроном на Wikimedia Commons