El Centro de Radiación Sincrotrón (SRC), ubicado en Stoughton , Wisconsin y operado por la Universidad de Wisconsin-Madison , era una instalación nacional de investigación de fuentes de luz sincrotrón , que operaba el anillo de almacenamiento de Aladdin . De 1968 a 1987, SRC fue el hogar de Tantalus, el primer anillo de almacenamiento dedicado a la producción de radiación sincrotrón . [1]
Quince universidades formaron la Asociación de Investigación de Universidades del Medio Oeste (MURA) en 1953 para promover y diseñar un sincrotrón de protones de alta energía , que se construiría en el Medio Oeste . Con la intención de construir un gran acelerador, MURA compró un terreno adecuado con una base plana de piedra caliza subyacente cerca de Stoughton, Wisconsin, a unas 10 millas (16 km) del campus de Madison de la Universidad de Wisconsin.
El primer acelerador de MURA fue un sincrotrón de 45 MeV, construido en una "bóveda" subterránea de hormigón, principalmente con fines de protección radiológica . Ed Rowe y sus colaboradores diseñaron un pequeño anillo de almacenamiento de electrones, que funciona a 240 MeV, como instalación de prueba para estudiar altas corrientes, y la construcción de este anillo comenzó en 1965. Sin embargo, en 1963, el presidente Johnson había decidido que la siguiente gran instalación de aceleración no se construiría en el sitio de MURA, sino en Batavia , Illinois ; esto se convirtió en Fermilab . En 1967 MURA se disolvió con el anillo de almacenamiento incompleto y sin financiación adicional. [2] Los investigadores, sintiéndose molestados por el destino (y los patrocinadores del gobierno), nombraron a la máquina en honor a la figura mitológica Tantalus , famosa por su castigo eterno al permanecer debajo de un árbol frutal con la fruta eludiendo siempre su alcance. [3]
En 1966, un subcomité del Consejo Nacional de Investigación, que había estado investigando las propiedades de la radiación sincrotrón del anillo de 240 MeV, recomendó que se completara como herramienta para la espectroscopia. Se hizo una propuesta exitosa a la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU. y el anillo se completó en 1968 [2] , el primer anillo de almacenamiento dedicado a la producción de radiación sincrotrón. [1]
Con la desaparición de MURA, se creó una nueva entidad para administrar la instalación: el Centro de Radiación Sincrotrón (SRC), administrado por la Universidad de Wisconsin. [2]
Tantalus tenía una circunferencia de poco más de 9 metros (30 pies) y, con una energía de 240 MeV, tenía una energía crítica de poco menos de 50 eV. Logró su primer haz almacenado en marzo de 1968. Las operaciones iniciales fueron muy difíciles, con sólo unas 5 horas por semana de haz utilizable y corrientes de menos de 1 mA. Los usuarios iniciales provinieron de tres grupos, que se turnaron para utilizar sus monocromadores comerciales en la única línea de luz disponible . [2] El 7 de agosto de 1968, esta primera instalación dedicada a la radiación sincrotrón basada en un anillo de almacenamiento produjo sus primeros datos cuando Ulrich Gerhardt de la Universidad de Chicago llevó a cabo mediciones simultáneas de reflexión y absorción en CdS en el rango de longitud de onda 1100-2700 Å . [4]
En 1972, el edificio se amplió para dar cabida a nuevas líneas de luz y en 1973 había diez puertos y las corrientes de los haces llegaban a unos 50 mA. En 1974 se instaló un nuevo inyector, un microtrón de 40 MeV , que reemplazó al acelerador MURA original que se había utilizado hasta ese momento, y en un año las corrientes excedieron los 150 mA, con típicamente más de 30 horas de haz por semana. En 1977 se logró un haz almacenado de 260 mA. En octubre de 1974, la Fundación Nacional de Ciencias asumió la financiación de la Fuerza Aérea.
Los monocromadores iniciales eran instrumentos comerciales con inconvenientes para su uso en un sincrotrón. SRC inició un programa de desarrollo de instrumentos, tanto para aprovechar las propiedades únicas de la radiación sincrotrón como para poner líneas de luz a disposición de usuarios sin instrumentos propios. Estos usuarios pasaron a ser conocidos como "usuarios generales", mientras que los grupos con sus propias líneas de luz pasaron a ser conocidos como Equipos de Investigación Participantes (PRT). [2] Este modelo se ha utilizado ampliamente en otras instalaciones, donde los PRT también se denominan Equipos de Acceso Colaboradores (CAT) y Grupos de Investigación Colaboradores (CRG). Los científicos estadounidenses han utilizado ampliamente los PRT en instalaciones estadounidenses, pero en 2010 ya habían perdido popularidad. Sin embargo, el CRG en Europa sigue siendo un medio importante y exitoso de acceso flexible. [5]
Durante dos décadas, Tantalus produjo cientos de experimentos y fue un campo de pruebas para muchas técnicas de sincrotrón que aún se utilizan. Las instalaciones de sincrotrón actuales pueden ser muy grandes, mientras que Tantalus no lo era, y su pequeño edificio, incluso después de la ampliación de 1972, estaba repleto de equipos e investigadores. Los usuarios trabajaron en espacios muy reducidos y la proximidad, combinada con el relativo aislamiento de las instalaciones, hizo inevitable la fertilización cruzada de ideas. El ambiente era abierto, amigable e informal, aunque no particularmente cómodo físicamente. El sistema de calefacción en un baño no funcionaba, por lo que, para evitar que las tuberías se congelaran, los usuarios simplemente dejaban la puerta abierta de par en par. Después de que alguien colocara un cartel alertando a los usuarios sobre la política, comenzó un concurso internacional en el que cada persona tradujo el mensaje a su propio idioma. Se incluyó una copia de este letrero como parte de una solicitud de financiación de la NSF como evidencia del creciente impacto internacional de Tantalus.
La investigación durante esos primeros años estuvo dominada por la espectroscopia óptica . En 1971, un grupo de investigación de IBM produjo el primer espectro de fotoelectrones utilizando Tantalus, un hito en el desarrollo de la espectroscopia de fotoemisión como herramienta de investigación. La sintonizabilidad de la radiación permitió a los investigadores desentrañar las propiedades electrónicas del estado fundamental de un material. A mediados de la década de 1970, la creciente corriente del haz procedente del anillo proporcionó niveles de intensidad suficientes para la espectroscopia de fotoemisión con resolución angular , y un grupo conjunto de Bell Labs y la Universidad Estatal de Montana realizó los primeros experimentos. Como técnica experimental, la fotoemisión con resolución angular se desarrolló rápidamente y tuvo un impacto conceptual importante en la física de la materia condensada . La espectroscopia en fase gaseosa fue otro campo exitoso en SRC, a partir de los primeros estudios de absorción de gases nobles . [6]
Con el nuevo anillo de almacenamiento Aladdin en funcionamiento, Tantalus fue oficialmente dado de baja en 1987, aunque estuvo en funcionamiento durante seis semanas en el verano de 1988 para experimentos de fluorescencia atómica y molecular. El anillo de almacenamiento fue desmontado en 1995, y la mitad del anillo, la cavidad de RF y una de las líneas de luz originales están ahora almacenados en el Instituto Smithsonian . [2]
En 1976, SRC presentó una propuesta a la NSF para un anillo de almacenamiento de 750 MeV como fuente intensa de VUV y radiación suave de rayos X con una energía superior a 1 keV. Este anillo propuesto se llamó Aladdin. [7] La financiación para el nuevo anillo se obtuvo de la NSF, el estado de Wisconsin y la Wisconsin Alumni Research Foundation (WARF). El diseño final fue un anillo de 1 GeV de cuatro secciones rectas, de 89 metros (292 pies) de circunferencia, y la construcción de algunos componentes comenzó en 1978. Un nuevo edificio de 32.000 pies cuadrados (3.000 m 2 ) para albergar la instalación comenzó a construirse en abril de 1979. La fecha prevista inicial para el primer haz almacenado era octubre de 1980. [8]
La fase de construcción de Aladdin terminó en 1981, pero a finales de 1984 SRC no había podido completar la puesta en servicio de la instalación, con una corriente máxima almacenada de 2,5 mA, demasiado poca para proporcionar intensidades de luz útiles. Los expertos en aceleradores que revisaron el proyecto recomendaron la adición de un sincrotrón de refuerzo con un costo de 25 millones de dólares (equivalente a 73,32 millones de dólares en 2023). En mayo de 1985, después de una revisión realizada por L. Edward Temple del Departamento de Energía , que recomendaba otro período de estudio más mientras se resolvían las dificultades, el director de la NSF, Eric Bloch, decidió no sólo contra la actualización, sino también contra la financiación continua de las operaciones de Aladdin. [9] SRC se mantuvo funcionando con fondos existentes de NSF para Tantalus y fondos de WARF. La Universidad de Wisconsin dejó claro que sólo seguiría financiando a Aladdin hasta junio de 1986, una situación caracterizada en el campus como Los peligros de Pauline . Paralelamente a estos acontecimientos, se resolvió el problema técnico que limitaba el rendimiento de la máquina y, tres meses después de la decisión de retirar la financiación de la NSF, se alcanzaron corrientes de 40 mA. En julio de 1986, esto había aumentado a más de 150 mA y se restableció la financiación de la NSF. [10]
La financiación de la Fundación Nacional de Ciencias se detuvo en 2011. [ cita necesaria ] La Universidad de Wisconsin otorgó a SRC 2 millones de dólares (equivalentes a 2,71 millones de dólares en 2023) para mantener la instalación en funcionamiento hasta junio de 2013, mientras se buscaba nueva financiación. Los mayores recortes presupuestarios se produjeron en educación, divulgación y apoyo a usuarios externos. En enero de 2012, la instalación había perdido alrededor de un tercio de su personal debido a jubilaciones y despidos. [11] En febrero de 2014, el director de la instalación anunció que el centro cerraría. [12] El recorrido final de la viga se completó el 7 de marzo de 2014, después de lo cual comenzó el proceso de desmantelamiento y eliminación del equipo. [13]
Un proyecto, finalizado en 2011, recopiló historias orales y documentos históricos relacionados con la CRS. Estos fueron depositados en los archivos de la Universidad de Wisconsin-Madison, y copias digitalizadas de parte del material están disponibles en línea. [14]
En 1973, se estaba ampliando la bóveda que contenía Tantalus, y durante un picnic en las instalaciones, cayó una tormenta y provocó que la bóveda comenzara a inundarse. Jerry Lapeyre, de la Universidad Estatal de Montana, utilizó el tractor del laboratorio para construir movimientos de tierra para desviar el agua. Sus esfuerzos llevaron al entonces director Rowe a crear el premio anual GJ Lapeyre que se otorgaría a "aquel que conoció y superó el mayor obstáculo en la realización de su investigación". El trofeo tenía una base octogonal que representaba a Tantalus, con una lata de cerveza del picnic del laboratorio que precedió a la inundación, coronada por una "gota de lluvia" de hormigón. [15]