| National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi | |
|---|---|
| Fermi Nemzeti Gyorsító Laboratórium | |
| A Fermilab légi felvétele. Az előtérben lévő gyűrű a Tevatron főinjektor , a háttérben a Tevatron. A gyűrűk mentén található tavak hőt vonnak el a gyorsítóktól. | |
| A kutatás iránya | Az elemi részecskék fizikája |
| Alapított | 1967. november 21 |
| Elhelyezkedés | Batavia , USA |
| Hivatalos oldal | fnal.gov |
| Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |
National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi (a Fermilab rövidített név gyakoribb ) a Chicago melletti Batavia városában ( Illinois , USA ) található. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának tulajdona . A nagyenergiájú fizika , asztrofizika és a gyorsítótechnológiák kutatására specializálódott . 2008. január 1-től a Fermilabot a Chicagói Egyetem és az Universities Research Association (URA) által szervezett Fermi Research Alliance üzemelteti. Az URA 91 kutatóegyetemből álló konzorcium, többségében az Egyesült Államokból, de vannak tagok Kanadából , Japánból és Olaszországból is .
Jelenleg a Fermilab fő kutatóhelye a Tevatron ütköztető ( 2011. szeptember 30-án fejezte be munkáját), amely egy 6,28 km hosszú földalatti köralagútban található. 2007. január 1-jén ez az ütköztető volt a világ legnagyobb részecskenyaláb-energiájával és fényerősségével rendelkező gyorsító , amely 2009-ben elveszítette előnyét a Nagy Hadronütköztetővel szemben. Az ütköztetős kísérleteken ( CDF és D0 ) kívül a Fermilab számos kisebb kísérletet végez rögzített célpontok felhasználásával, kísérletez neutrínókkal , és részt vesz asztrofizikai megfigyelési projektekben.
Fermilab területén él a laboratórium alapításakor betelepített kis bölénycsorda, amely a fermilabi modern fizika határterülete és a múlt határa - a prérik - közötti kapcsolatot szimbolizálja . A helyiek egy része úgy véli, hogy a bölényt azért hozták be, hogy élő sugárzásérzékelőként használják, ha a sugárzási szint elérte a veszélyes szintet. A Fermilab azonban kijelentette, hogy az ilyen jellegű állításoknak nincs alapjuk [1] .
Az 11998 Fermilab aszteroida a Fermilab után kapta a nevét
A National Accelerator Laboratory megépítéséről Lyndon Johnson elnök döntött 1967 -ben . 1974- ben a laboratóriumot Enrico Fermiről nevezték el . A Fermilab első igazgatója Robert R. Wilson volt , egy ismert fizikus és a Manhattan Project tagja . A laboratórium területén több szobor is található, amelyeket ő készített. Legfőbb érdeme az volt, hogy a laboratórium felépítését határidő előtt és az előirányzott keretek között befejezték. A laboratórium egyedi formájú főépülete Wilson nevét viseli.
1978-ban Wilson lemondott a labor igazgatói posztjáról, tiltakozásul a labor finanszírozási problémái miatt, és Leon Lederman vette át a helyét . Irányítása alatt javasoltak egy projektet az eredeti nagy Fermilab gyorsító Tevatron ütköztetővé való átalakítására. Lederman vezetése idején ( 1983 -ban ) ez a gyorsító elindult. 1988-ban Lederman lemondott posztjáról, és jelenleg a laboratórium emeritus igazgatója. A Fermilab Oktatási Központot róla nevezték el.
John Peoples 1988 és 1998 között volt a laboratórium igazgatója . Ezek az évek adták a CDF és D0 ütköztető kísérletek, az I. futtatásnak nevezett munkamenetét és a t-kvark felfedezését ( 1994 ). 1995-ben a Tevatront leállították, és a Tevatron új főbefecskendezőjének építése elkezdte komolyan növelni a gyorsító fényerejét. 1998 és 2005 között a laboratóriumot Michael S. Witherell vezette . Vezetése alatt a Tevatron gyorsítót megnövelt fényerejű üzemmódban indították el, és megkezdődött a Run II kísérleti munkamenet. 2005. július 1-jén Piermaria Oddon lett a Fermilab igazgatója .
A Fermilab az egyik lehetséges hely az LHC - ILC után következő ütköztető megépítésére . Az Egyesült Államokban 2008-ban a nagyenergiájú fizika finanszírozási problémái miatt azonban a projekttel kapcsolatos összes munka ideiglenesen leállt, és az ILC sorsa továbbra is bizonytalan.
A protongyorsítás első szakaszában a 60 -as évek végétől 2012 közepéig Cockcroft-Walton generátorokat használtak . Összesen két ilyen generátor volt, amelyek közül az egyik tartalék volt. 2012 vége óta a gyorsítás kezdeti szakaszában RF kvadrupólust használnak. Kezdetben a negatív H - hidrogénionok felgyorsulnak (ezeket a hidrogéngáz céziumot tartalmazó tartályon való áthaladásának eredményeként kapják ). A gyorsítás következő lépésében lineáris gyorsítót (vagy linacot) használnak, amely 400 MeV - ig gyorsítja a részecskéket , ennek eredményeként az ionok a fénysebesség körülbelül 70%-át érik el . A következő gyorsítóba való belépés előtt a H 2 - ionok áthaladnak a szénfólián , ahol elektronokat veszítenek és protonokká (vagy H + ionokká ) válnak.
A következő lépés az erősítőgyűrű . A booster mágnesek segítségével tartja a protonsugarat körpályán . A protonok átlagosan 20 000-szer repülnek át a boosteren, minden körben növelve energiájukat (útjuk bizonyos részein hosszanti elektromos tér gyorsítja őket). Ennek eredményeként a protonok 8 GeV energiával hagyják el a boostert . Ezután a protonok a főinjektorba repülnek. Ez a gyorsító 1999 - ben épült, három feladatot lát el: protonok gyorsítását, a protonok bizonyos energiával való ellátását az antiprotonok előállításához , valamint az antiprotonforrásból érkező antiprotonok gyorsítását. (A Főinjektor létrehozása előtt helyette az úgynevezett Főgyűrűt, a Tevatron feletti alagútban elhelyezkedő melegmágneses szinkrotront használták. 1976-ban a Főgyűrűn rekord 500 GeV-os sugárenergiát értek el. ). Ezután protonok és antiprotonok léptek be a Tevatronba, és 980 GeV névleges energiára gyorsultak fel . A Tevatron 6,25 km hosszú volt, és szupravezető mágnesekkel tartotta körpályán a sugarat. A protonok és az antiprotonok ellentétes irányban repültek olyan sebességgel, amely gyakorlatilag nem különbözik a fény sebességétől. A fizikusok úgy irányították a nyalábokat, hogy azok csak két ponton metszették egymást, ahol a hatalmas ütköződetektorok helyezkedtek el – D0 és CDF . A Tevatron és a Főinjektor gyűrűin több olyan zóna található, ahol a nyaláb kivonásra kerül a gyorsítókból, ahol rögzített célpontokkal végeznek kísérleteket.
Az elmúlt néhány évben a Fermilab költségvetésének növekedése folyamatosan az infláció alatt volt, és a laboratórium létszámleépítésre kényszerült (2005-ben 100 alkalmazottat bocsátottak el). [2] Jelenleg a laboratórium új igazgatójának és adminisztrációjának fő projektje a Fermilab elektron-pozitronütköztető ILC fejlesztése és a jövőben megépítése. Az Egyesült Államok Kongresszusának 2008-as döntése alapján azonban az Egyesült Államokban az ILC -projekt finanszírozását a tervezetthez képest négyszeresére csökkentették. Ez jelentősen csökkenti a Fermilab esélyeit arra, hogy házon belül megépítse ezt a gyorsítót. 2008-ban a laboratórium pénzügyi helyzete meredeken romlott, és az igazgató kénytelen volt bejelenteni a közelgő 10%-os létszámleépítést.
2009-ben a Tevatron megszűnt a világ legnagyobb energiájú ütköztetője lenni, mivel a Large Hadron Collider (LHC) elindult a CERN európai laboratóriumában , Genfben ( Svájc ). Ez a részecskegyorsító a Tevatronhoz képest nagy (hossza 27 km), és 7 TeV energiára képes felgyorsítani a protonokat. Ez 14 TeV ütközési energiának felel meg, azaz több mint hétszer nagyobb, mint a Tevatroné. Bár a Fermilab továbbra is fontos szerepet tölt be a nagyenergiájú fizika jövőbeli fejlesztésében, elvesztette a tudomány ezen területén vezető laboratórium megtisztelő címét.
2006. november 1-jén az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma bejelentette, hogy a Fermi Research Alliance (FAA) 2007. január 1-jétől 5 éven keresztül működteti a Fermilabot. Az IAF az Universities Research Association (URA) és a Chicagói Egyetem partnerségeként jött létre. Ha a menedzsmentet sikeresnek ítélik, az IAF pályázat nélkül további 20 évvel meghosszabbíthatja a Fermilab irányítására vonatkozó szerződést [3] .
2007. március 27-én súlyos incidens történt a Fermilab által az LHC ütköztetőhöz épített mágnesek tesztelése közben a CERN -ben . A kritikus terhelés mágneses tesztjei során a négypólusú mágnestartó rendszer (hossza 14 méter) összeomlott. Ennek következtében a gázpedál hűtőrendszere megsérült [4] . A felmerülő problémák megoldása 3 hónap többletmunkát igényelt.