CERN 하드론 리낙스

CERN Hadron Linacs
CERN 복합체
CERN accelerator complex (cropped 2).jpeg
현재 입자 및 핵 시설
LHC양성자 및 중이온 가속
리르가속 이온
SPS양성자와 이온 가속
PSB양성자 가속
PS양성자 또는 이온 가속
리낙 3LEIR에 중이온 주입
리낙4가속 이온
AD안티프로톤을 감속
엘레나안티프로톤을 감속
이졸데방사성 이온 빔 생성
첫 번째 CERN Linac 내부 보기

CERN Hadron Linacs는 설비에서 더 큰 원형 가속기가 사용할 수 있도록 정지상태에서 하드론의 빔을 가속하는 선형 가속기이다.null

  • 1958년부터 1992년까지 운영되는 최초의 CERN Linac

  • 1978년부터 2018년까지 운영되던 라이낙 2는 양성자를 가속화하는 데 사용되었다.

  • Linac 3, 현재(2020년 기준) 이온 가속화에 사용

  • 리낙4는 2020년 리낙2를 대체해 음의 수소이온을 가속한다.

리낙

어떤 때는 PS Linac이라고[2] 불리고 훨씬 나중에 Linac 1로 불렸던 Linac은[1] 50 MeV 양성자를 프로토온 싱크로트론(PS)에 주입하기 위해 제작된 CERN의 첫 번째 선형 가속기였다.[3]1950년대 초에 착안된 그것의 기본 디자인은 영국의 AERE에서 유사한 가속기를 기반으로 했다.[4]최초의 보들은 1958년에 5mA의 전류와 20μs의 펄스 길이에서 가속되었는데, 이것은 당시 세계 기록이었다.[4]가속기는 50 MeV의 설계 에너지에 처음 도달한 1959년 9월에 완전하게 작동되었다.[4][5]null

그때부터 라이낙은 급속한 발전과 출력 파라미터의 끊임없는 개선의 국면을 경험했다.이는 1978년에 절정에 이르렀는데, 이때 펄스 길이 100μs에서 최대 양성자 전류가 70mA에 도달할 수 있었다.[4]1972년부터 라이낙은 더 이상 양자를 PS에 직접 전달하지 않고, 프로톤 싱크로트론 부스터(PSB)에 전달하였다.PSB는 양성자 빔이 PS에 들어가기 전에 이미 더 높은 에너지를 허용하도록 제작되었다.null

1978년 라이낙 2호가 양성자 가속화 임무를 맡은 후, 라이낙은 새로운 발전의 신뢰할 수 있는 시험대로 계속 사용되었다.여기에는 1984년 원래의 Cockcroft-Walton 발전기를 대체한 최초의 가속기로서 무선 주파수 쿼드폴의 시험과 구현이 포함되었다.나아가 중수소, α 입자, H 원자를− 만들어 가속화하는 방법도 개발되었다.후자는 REAR의 시험 빔으로 사용되었다.[4]1986년 후반부터 리낙은 산소와 유황 이온을 가속시키는 데도 사용되었다.[6][7]null

리낙은 1992년 여름에 실험에 사용되지 않았다.[8]그리고 나서 그것은 해체되어 리낙 3을 위한 공간을 마련하기 위해 터널에서 제거되었다. 이 건설은 리낙이 터널에서 제거된 후 1992년 10월에 시작되었다.Linac의 일부분은 Microcosm 전시회에 박물관 조각으로 남아있다.[9]null

리낙 2

처음에는 단순히 새로운 리낙이라고[10] 일컬어지는 리낙 2가 1973년에 발표되었다.[11]구 라이낙이 CERN 가속기 단지 내 다른 기계의 기술적 진보를 따라가지 못했기 때문에 새로운 선형 가속기를 만들기로 결정했다.1978년 Linac 2는 CERN의 양성자 빔의 주요 공급원으로 Linac을 대체했다.50 MeV의 동일한 빔 에너지를 유지했지만 최대 150 mA의 빔 전류와 200 μs의 긴 펄스 지속시간을 가진 더 강한 빔을 허용했다.[12]null

당초 완전히 새로운 선형가속기를 구축하는 대신 첫 번째 리낙을 더 업그레이드하는 방안이 논의됐었다.그러나, 그러한 업데이트의 비용은 거의 새로운 Linac만큼 비쌀 것이라는 것이 빠르게 분명해졌다.이 새로운 건설에 찬성하는 또 다른 사실은 중간에 어떠한 다운타임도 없이 한 라이낙에서 다른 라이낙으로 매끄럽게 전환될 수 있는 가능성이었다.또한 이 두 개의 리나크 접근법은 구 리나크가 새로운 리나크를 운영 첫 해 동안 지원할 수 있다는 것을 의미했다.null

린낙 2호 건설은 1973년 12월에 착공하여 약 2130만 CHF의 예산으로 1978년에 완공되었다.[13]Linac 2는 36미터 길이였으며, 주요 CERN 현장의 지상 레벨에 기반을 두고 있었다.옛 리나크 터널과 평행한 건물에 위치해 있었다.[14]null

Linac 2는 일생 동안 CERN의 가속기 시스템의 발전을 따라잡기 위해 몇 가지 업데이트를 거쳤다.가장 중요한 업그레이드는 1993년 구형 750 kV Cockcroft-Walton 발전기를 무선 주파수 4중극으로 교체한 것이다.이로 인해 출력 전류가 180mA까지 상승하였다.[15]null

2000년대 후반에는 Linac 2를 개량할 것인지 아니면 HL-LHC에 입자를 주입할 수 있는 새로운 Linac을 구축할 것인지를 고려하였다.결국 2020년 라이낙2의 뒤를 이을 새로운 액셀러레이터인 리낙4를 건설하기로 한 결정이었다.Linac 2는 CERN의 Accelerator 책임자에 의해 2018년 11월 12일 15:00에 꺼졌고, 이후 LHC Injector Upgrade 프로젝트의 일환으로 해체되었다.폐로 과정에서 Linac 2는 CERN의 다른 가속기와 연결이 끊어졌기 때문에 CERN 가속기나 실험에 입자를 주입하는 데 더 이상 사용할 수 없다.다만 Linac 2 Accelerator 하드웨어의 상당부분(2019년 10월 기준)이 그대로 남아 있어 CERN의 역사에 대한 전시회로 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다.[14]null

리낙 3

리드 리낙이라고도[16] 불리는 리낙 3은 리낙 1의 옛 터널 안에 건설되어 1994년 여름에 임관되었다(1992년 10월 착공).그것은 리낙 1과의 시험 후, 중이온을 가속화하기 위해 특별히 건설되었고, 과학계의 수요가 증가하여 이 과제에 특별히 전념하는 새로운 리낙을 건설할 것을 제안하였다.[6]가속 입자는 주로 납 이온으로, SPS와 LEIR에서 LHC에 제공되고 고정 표적 실험이 이루어진다.LEIR의 커미셔닝에는 산소 이온도 가속되었다.[17]null

2013년부터 준비를 거쳐 2015년 리낙3가 아르곤 이온을 가속하도록 개조됐다.이것들은 NA61/SHINE 실험에 의해 사용되었다.[18][19]null

마찬가지로 리낙 3은 2017년 NA61의 고정 표적 물리학 프로그램을 위해 제논 이온을 가속시켰다.2017년 10월 12일에는 다음과 같은 고유한 데이터 실행을 위해 LHC(Large Hadron Collider)에 이러한 데이터가 전달되었다.처음으로 제논 이온이 가속되어 LHC에서 충돌하였다.6시간 동안 LHC의 네 가지 실험은 충돌하는 제논 이온의 데이터를 취할 수 있었다.[20]null

라인락 3는 적어도 2022년까지 계속 사용할 것으로 예상된다.[21]null

리낙4

때때로 부정확하게 리낙 4라고 불리는 리낙4는 은퇴한 리낙 2를 대체하는 현재의 선형 가속기다.이전 모델과 달리 리낙4는 음의 수소 이온을 160 MeV의 에너지로 가속한다.[22]그런 다음 이온은 프로토온 싱크로트론 부스터(PSB)에 주입되며, 이때 두 전자가 수소 이온 각각에서 벗겨지고 따라서 하나의 양성자를 포함하는 핵만 남게 된다.양성자 대신 수소 이온을 사용함으로써 주입 시 빔 손실을 줄이고 단순화하며, 이를 통해 싱크로트론에 더 많은 입자가 축적될 수 있다.[23]null

CERN은 2007년 6월에 Linac4의 건설을 승인했다.프로젝트는 2008년에 시작되었다.[9]null

Linac4는 주요 CERN 사이트에서 Linac 2와 평행한 자체 터널에 건설되었다.자체 신설 터널에 액셀러레이터를 건설하는 이유는 리낙2 운영과 동시에 건물이 들어설 수 있기 때문이다.[14]null

리나크4는 전작인 리나크2에 비해 에너지를 3배 증가시켜 160MeV의 에너지를 달성했다.이러한 에너지 증가는 입자의 축적 증가와 결합될 때 나중에 LHC로 전달될 때 빔 강도를 두 배로 증가시킬 수 있다.이는 2021년으로 예정된 LHC의 점성증대 계획의 일환이다.[24]null

Linac4에서 PSB로 입자 빔의 첫 번째 주입은 2020년 12월에 일어났다.[25]null

외부 링크

참조

  1. ^ "1959 - 1969: Ten years in the life of a machine". CERN Courier. 9 (11): 337–346. November 1969.
  2. ^ Taylor, C. S. (1964). High current performance of the CERN PS Linac.
  3. ^ Haseroth, H.; Hill, C.; Têtu, P.; Weiss, M.; Wolf, B. H.; Leible, K. D.; Spätke, P.; Klabunde, J.; Langenbeck, B. (1986). Ion acceleration in the CERN Linac 1.
  4. ^ a b c d e CERN Linac 1의 이력, 개발 및 최근 성능 [Retrieve 2018-07-18]
  5. ^ CERN 홈페이지: 선형가속기 1 [Retrieve 2018-07-20]
  6. ^ a b D. J. 워너: CERN에서 신규 및 제안된 라이낙: LEP(e+/e-) 인젝터와 SPS 헤비 이온(Pb) 인젝터 [Retrieveed 2018-07-24]
  7. ^ Wolf, B.H.; Leible, K.; Spädtke, P.; Klabunde, J.; Langenbeck, B.; Angert, N.; Gough, R.A.; Staples, J.; Caylor, R.; Howard, D.; MacGill, R.; Tanabe, J.; Haseroth, H.; Hill, C.; Tetu, P.; Weiss, M.; Geller, R. (1987). "Heavy ion injector for the CERN Linac 1". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 258 (1): 1–8. Bibcode:1987NIMPA.258....1W. doi:10.1016/0168-9002(87)90074-X.
  8. ^ CERN 문서 서버: Linac 1의 첫 번째 탱크[Retrieveed 2011-11-28]
  9. ^ a b Hübner, Kurt; Carli, Christian; Steerenberg, Rende; Burnet, Jean-Paul; Lombardi, Alessandra; Haseroth, Helmut; Vretenar, Maurizio; Küchler, Detlef; Manglunki, Django; Zickler, Thomas; Martini, Michel; Maury, Stephan; Métral, Elias; Gilardoni, Simone; Möhl, Dieter; Chanel, Michel; Steinbach, Charles; Scrivens, Richard; Lewis, Julian; Rinolfi, Louis; Giovannozzi, Massimo; Hancock, Steven; Plass, Günther; Garoby, Roland (2013). Fifty years of the CERN Proton Synchrotron: Volume 2. arXiv:1309.6923. doi:10.5170/CERN-2013-005. ISBN 978-92-9083-391-8. S2CID 117747620.
  10. ^ "New Linac + 'old' Booster = many protons" [Nouveau Linac + «Booster» = multiplication des protons]. CERN Bulletin. Geneva: CERN (45): 1–2. 6 November 1978.{{cite journal}}: CS1 maint: 날짜 및 연도(링크)
  11. ^ "A new Linac" [Un noveau Linac]. CERN Bulletin. Geneva: CERN (46): 1. 12 November 1973.{{cite journal}}: CS1 maint: 날짜 및 연도(링크)
  12. ^ E. 볼테저 외: 새로운 CERN 50-MeV LINAC(1979) [Retrieve 2018-07-10]
  13. ^ C. P. S (1973)용 50 MeV 선형가속기에 대한 프로젝트 연구 [Retrieveed 2018-07-18]
  14. ^ a b c https://cerncourier.com/a/the-tale-of-a-billion-trillion-protons/
  15. ^ Linac4 기술 설계 보고서 [Retrieve 2018-07-18]
  16. ^ "Leading lead ions towards physics, first full acceleration of ions in the Lead Linac" [Vers l'expérimentation, première pleine accélération des ions dans le linac à ions plomb]. CERN Bulletin. Geneva: CERN (24): 1–3. 13 June 1994.{{cite journal}}: CS1 maint: 날짜 및 연도(링크)
  17. ^ Dumas, L. "Operation of the GTS-LHC Source for the Hadron Injector at CERN". High Energy Physics and Nuclear Physics. 31 (Suppl 1): 51–54. S2CID 107927154.
  18. ^ D 쾰러 외: Argon과 함께 ECR 이온 소스를 6개월 동안 Afterglow에서 실행하지 마십시오![회수 2018-07-20]
  19. ^ SHINE 홈페이지: NA61/SHINE이 강한 상호작용에 대해 조명 [Retrieve 2018-07-20]
  20. ^ CERN 홈페이지: LHC 보고서: 제논 작동 중 [Retrieve 2018-07-20]
  21. ^ CERN 홈페이지:선형가속기 3 [Retrieve 2018-07-20]
  22. ^ CERN Yellow Reports: Monographs (2020-09-18). "CERN Yellow Reports: Monographs, Vol. 6 (2020): Linac4 design report": 14MB. doi:10.23731/CYRM-2020-006. {{cite journal}}:Cite 저널은 필요로 한다. journal=(도움말)
  23. ^ CERN 홈페이지: 선형가속기 4 [Retrieve 2018-07-20]
  24. ^ "CERN unveils new linear accelerator". symmetry magazine. Retrieved 2017-09-05.
  25. ^ "LS2 Report: Beams circulate in the PS Booster". cern. Retrieved 2021-10-29.