| Laboratorul Național de Accelerator. Enrico Fermi | |
|---|---|
| Laboratorul Național Accelerator Fermi | |
| Vedere aeriană a Fermilab. Inelul din prim plan este injectorul principal Tevatron , inelul din fundal este Tevatron. Iazurile de-a lungul inelelor elimină căldura de la acceleratoare. | |
| Directia de cercetare | Fizica particulelor elementare |
| Fondat | 21 noiembrie 1967 |
| Locație | Batavia , SUA |
| Site-ul oficial | fnal.gov |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Laboratorul Național de Accelerator. Enrico Fermi (numele prescurtat Fermilab este mai comun ) este situat în orașul Batavia , lângă Chicago ( Illinois , SUA ). Deținut de Departamentul de Energie al SUA . Specializată în cercetarea în fizica energiilor înalte , astrofizică și tehnologiile acceleratoare. Începând cu 1 ianuarie 2008, Fermilab este operat de Fermi Research Alliance , organizată de Universitatea din Chicago și Universities Research Association (URA). URA este un consorțiu de 91 de universități de cercetare, majoritatea din Statele Unite, dar există și membri din Canada , Japonia și Italia .
În prezent, principala unitate de cercetare de la Fermilab este colizionatorul Tevatron ( și-a finalizat lucrările pe 30 septembrie 2011), situat într-un tunel subteran inel de 6,28 km lungime. Începând cu 1 ianuarie 2007, acest civizor a fost acceleratorul cu cea mai mare energie și luminozitate a fasciculului de particule din lume , pierzând în 2009 conducerea în fața marelui ciocnizor de hadroni . În plus față de experimentele de coliziune ( CDF și D0 ), Fermilab efectuează mai multe experimente mici folosind ținte fixe, experimente cu neutrini și participă la proiecte de observație astrofizică.
O mică turmă de zimbri, introdusă la momentul înființării laboratorului, trăiește pe teritoriul Fermilab, simbolizând legătura dintre granița fizicii moderne de la Fermilab și granița trecutului - prerii . Unii dintre localnici cred că zimbrii au fost aduși pentru a fi folosiți ca detector de radiații vii, dacă nivelurile de radiații atingeau niveluri periculoase. Cu toate acestea, Fermilab a declarat că acuzațiile de acest fel nu au niciun temei [1] .
Asteroidul 11998 Fermilab a fost numit după Fermilab
Decizia de a construi Laboratorul Național de Accelerator a fost luată în 1967 de către președintele Lyndon Johnson . În 1974, laboratorul a primit numele lui Enrico Fermi . Primul director al Fermilab a fost Robert R. Wilson , un fizician renumit și membru al Proiectului Manhattan . Pe teritoriul laboratorului se află mai multe sculpturi pe care le-a realizat. Principalul merit care i s-a atribuit a fost finalizarea construcției laboratorului înainte de termen și în limita bugetului alocat. Clădirea principală a laboratorului, care are o formă unică, poartă numele lui Wilson.
În 1978, Wilson a demisionat din funcția de director al laboratorului în semn de protest față de problemele de finanțare a laboratorului, iar Leon Lederman i-a luat locul . Sub conducerea sa, a fost propus un proiect de transformare a acceleratorului Fermilab original, mare, în civizorul Tevatron. În timpul conducerii lui Lederman (în 1983 ) a fost lansat acest accelerator. În 1988, Lederman a renunțat la postul său și este în prezent director emerit al laboratorului. Centrul de Educație Fermilab a fost numit după el.
John Peoples a fost directorul laboratorului din 1988 până în 1998 . Acești ani au reprezentat sesiunea experimentelor de coliziune CDF și D0 numită Run I și descoperirea t-quarkului ( 1994 ). În 1995, Tevatronul a fost oprit și construcția unui nou injector principal pentru Tevatron a început să crească serios luminozitatea acceleratorului. Din 1998 până în 2005, laboratorul a fost condus de Michael S. Witherell . Sub conducerea sa, acceleratorul Tevatron a fost lansat în modul de luminozitate crescută și a început sesiunea experimentală Run II. La 1 iulie 2005, Piermaria Oddon a devenit directorul Fermilab .
Fermilab este unul dintre locurile posibile pentru a construi următorul colizionator după LHC - ILC . Cu toate acestea, din cauza problemelor de finanțare pentru fizica energiei înalte în Statele Unite în 2008, toate lucrările la acest proiect au fost temporar înghețate, iar soarta ILC rămâne incertă.
La prima etapă de accelerare a protonilor de la sfârșitul anilor 60 până la mijlocul anului 2012, au fost utilizate generatoare Cockcroft-Walton . În total au existat două astfel de generatoare, dintre care unul era de rezervă. De la sfârșitul anului 2012, un cvadrupol RF a fost utilizat în stadiul inițial de accelerare. Inițial, ionii negativi de hidrogen H − sunt accelerați (se obțin ca urmare a trecerii hidrogenului gazos printr-un recipient cu cesiu ). În următoarea etapă de accelerare, se folosește un accelerator liniar (sau linac), care accelerează particulele până la 400 MeV , ca urmare, ionii dobândesc o viteză de aproximativ 70% din viteza luminii . Înainte de a intra în următorul accelerator, ionii H 2 - trec prin folia de carbon , unde pierd electroni și devin protoni (sau ioni H + ).
Următorul pas este inelul de rapel . Amplificatorul folosește magneți pentru a menține fasciculul de protoni pe o orbită circulară . Protonii zboară prin amplificator de 20.000 de ori în medie, crescându-și energia la fiecare tură (sunt accelerați de un câmp electric longitudinal în anumite părți ale traseului lor). Ca rezultat, protonii părăsesc amplificatorul cu o energie de 8 GeV . Apoi, protonii zboară în injectorul principal. Acest accelerator a fost construit în 1999 , îndeplinește trei sarcini: accelerarea protonilor, furnizarea protonilor cu o anumită energie pentru a produce antiprotoni și accelerarea antiprotonilor proveniți dintr-o sursă de antiprotoni. (Înainte de crearea injectorului principal, a fost folosit în schimb așa-numitul Inel Principal, un sincrotron cu magnet cald situat într-un tunel deasupra Tevatronului. În 1976, pe Inelul Principal a fost obținută o energie record de 500 GeV. ). Apoi, protonii și antiprotonii au intrat în Tevatron și au fost accelerați la o energie nominală de 980 GeV . Tevatronul avea 6,25 km lungime și folosea magneți supraconductori pentru a menține fasciculul pe o orbită circulară. Protonii și antiprotonii zburau în direcții opuse cu o viteză practic deloc diferită de viteza luminii. Fizicienii au controlat fasciculele astfel încât acestea să se intersecteze doar în două puncte în care erau amplasate uriașele detectoare de coliziune - D0 și CDF . Pe inelele Tevatronului și injectorului principal, există mai multe zone în care fasciculul este extras din acceleratoare, unde se efectuează experimente cu ținte fixe.
În ultimii ani, creșterea bugetului Fermilab a fost constant sub rata inflației, iar laboratorul a fost forțat să facă reduceri de personal (100 de angajați au fost disponibilizați în 2005). [2] În prezent, principalul proiect al noului director și administrație a laboratorului este dezvoltarea și, în viitor, construcția coliderului electron-pozitron ILC la Fermilab. Cu toate acestea, prin decizia Congresului SUA din 2008, finanțarea pentru proiectul ILC din SUA a fost redusă de patru ori față de ceea ce era planificat. Acest lucru reduce serios șansele Fermilab de a construi acest accelerator intern. În 2008, starea financiară a laboratorului s-a deteriorat brusc, iar directorul a fost nevoit să anunțe o viitoare reducere de 10% a personalului.
În 2009, Tevatron a încetat să mai fie cel mai mare ciocnitor de energie din lume, deoarece Large Hadron Collider (LHC) a fost lansat la laboratorul european al CERN din Geneva ( Elveția ). Acest accelerator de particule este mare în comparație cu Tevatron (lungimea sa este de 27 km) și poate accelera protonii până la o energie de 7 TeV. Aceasta corespunde unei energii de coliziune de 14 TeV, adică de peste 7 ori mai mare decât cea a Tevatronului. Deși Fermilab continuă să joace un rol important în dezvoltarea viitoare a fizicii înaltelor energii, a pierdut titlul onorific de laborator lider în acest domeniu al științei.
La 1 noiembrie 2006, Departamentul de Energie al SUA a anunțat că Fermi Research Alliance (FAA) va opera Fermilab timp de 5 ani începând cu 1 ianuarie 2007. IAF este organizat ca un parteneriat între Asociația de Cercetare a Universităților (URA) și Universitatea din Chicago. Dacă conducerea este considerată de succes, IAF va putea prelungi contractul de administrare a Fermilab pentru încă 20 de ani fără licitație [3] .
Pe 27 martie 2007, a avut loc un incident grav în timp ce se testau magneții construiți de Fermilab pentru colizorul LHC de la CERN . În timpul testelor magnetice pentru o sarcină critică, sistemul de suport al magnetului cu patru poli (are o lungime de 14 metri) s-a prăbușit. Ca urmare, sistemul de răcire a acceleratorului a fost deteriorat [4] . A fost nevoie de 3 luni de muncă suplimentară pentru a rezolva problemele apărute.