El Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC , originalmente llamado Centro del Acelerador Lineal de Stanford , [2] [3] es un centro de investigación y desarrollo financiado con fondos federales en Menlo Park , California , Estados Unidos . Fundado en 1962, el laboratorio ahora está patrocinado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y administrado por la Universidad de Stanford . Es el sitio del Acelerador Lineal de Stanford , un acelerador lineal de 3,2 kilómetros (2 millas) construido en 1966 que podría acelerar electrones a energías de 50 GeV .
Hoy en día, la investigación de SLAC se centra en un amplio programa en física atómica y del estado sólido , química , biología y medicina utilizando rayos X de radiación sincrotrón y un láser de electrones libres, así como investigaciones experimentales y teóricas en física de partículas elementales , física de astropartículas , y cosmología . El laboratorio está bajo la dirección programática de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos.
Fundada en 1962 como Stanford Linear Accelerator Center, la instalación está ubicada en 172 ha (426 acres) de terreno propiedad de la Universidad de Stanford en Sand Hill Road en Menlo Park, California, justo al oeste del campus principal de la universidad. El acelerador principal tiene 3,2 km (2 millas) de largo, lo que lo convierte en el acelerador lineal más largo del mundo y ha estado operativo desde 1966.
La investigación en SLAC ha producido tres Premios Nobel de Física :
Las instalaciones para reuniones de SLAC también sirvieron de sede para el Homebrew Computer Club y otros pioneros de la revolución de las computadoras domésticas de finales de los años 1970 y principios de los 1980.
En 1984, el laboratorio fue nombrado Monumento Histórico Nacional de Ingeniería de ASME y Hito de IEEE . [7]
SLAC desarrolló y, en diciembre de 1991, comenzó a albergar el primer servidor World Wide Web fuera de Europa. [8]
A principios y mediados de la década de 1990, el Stanford Linear Collider (SLC) investigó las propiedades del bosón Z utilizando el Stanford Large Detector.
En 2005, SLAC empleaba a más de 1000 personas, unas 150 de las cuales eran físicos con doctorados , y atendía a más de 3000 investigadores visitantes anualmente, operando aceleradores de partículas para física de alta energía y el Laboratorio de Radiación Sincrotrón de Stanford (SSRL) para la investigación de la radiación de luz sincrotrón. , que fue "indispensable" en la investigación que condujo al Premio Nobel de Química de 2006 otorgado al profesor de Stanford Roger D. Kornberg . [9]
En octubre de 2008, el Departamento de Energía anunció que el nombre del centro se cambiaría a Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC. Las razones dadas incluyen una mejor representación de la nueva dirección del laboratorio y la posibilidad de registrar el nombre del laboratorio. La Universidad de Stanford se había opuesto legalmente al intento del Departamento de Energía de registrar la marca "Stanford Linear Accelerator Center". [2] [10]
En marzo de 2009, se anunció que el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC recibiría 68,3 millones de dólares en fondos de la Ley de Recuperación que serían desembolsados por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. [11]
En octubre de 2016, Bits and Watts se lanzó como una colaboración entre SLAC y la Universidad de Stanford para diseñar "redes eléctricas mejores y más ecológicas". Posteriormente, SLAC se retiró por preocupaciones sobre un socio de la industria, la empresa eléctrica estatal china. [12]
El acelerador principal era un acelerador lineal de RF que aceleraba electrones y positrones hasta 50 GeV . Con 3,2 km (2,0 millas) de largo, el acelerador era el acelerador lineal más largo del mundo y se decía que era "el objeto más recto del mundo". [13] hasta 2017, cuando se inauguró el láser europeo de electrones libres de rayos X. El acelerador principal está enterrado a 9 m (30 pies) bajo tierra [14] y pasa por debajo de la autopista interestatal 280 . La galería de klistrón sobre el suelo encima de la línea de luz era el edificio más largo de los Estados Unidos hasta que se completaron los interferómetros gemelos del proyecto LIGO en 1999. Es fácilmente distinguible desde el aire y está marcado como un punto de ruta visual en las cartas aeronáuticas. [15]
Una parte del acelerador lineal original ahora forma parte de la fuente de luz coherente Linac.
El Stanford Linear Collider era un acelerador lineal que colisionaba electrones y positrones en SLAC. [16] El centro de energía de masa era de aproximadamente 90 GeV , igual a la masa del bosón Z , para cuyo estudio fue diseñado el acelerador. El estudiante de posgrado Barrett D. Milliken descubrió el primer evento Z el 12 de abril de 1989 mientras estudiaba minuciosamente los datos de computadora del día anterior del detector Mark II. [17] La mayor parte de los datos fue recopilada por el Gran Detector SLAC, que entró en funcionamiento en 1991. Aunque en gran medida eclipsado por el Gran Colisionador de Electrones y Positrones del CERN , que comenzó a funcionar en 1989, el haz de electrones altamente polarizado en SLC (cerca al 80% [18] ) hizo posibles ciertas mediciones únicas, como la violación de la paridad en el acoplamiento de quarks del bosón Z-b. [19]
Actualmente, ningún haz ingresa a los arcos sur y norte de la máquina, lo que conduce al foco final, por lo tanto, esta sección está suspendida para llevar el haz hacia la sección PEP2 desde el patio de maniobras.
El SLAC Large Detector (SLD) fue el detector principal del Stanford Linear Collider. Fue diseñado principalmente para detectar bosones Z producidos por las colisiones electrón-positrón del acelerador. Construido en 1991, el SLD funcionó de 1992 a 1998. [20]
PEP (Proyecto Positrones-Electrones) comenzó a funcionar en 1980, con energías de centro de masa de hasta 29 GeV. En su apogeo, PEP tenía cinco detectores de partículas grandes en funcionamiento, así como un sexto detector más pequeño. Unos 300 investigadores utilizaron la PEP. PEP dejó de operar en 1990 y PEP-II comenzó a construirse en 1994. [21]
De 1999 a 2008, el objetivo principal del acelerador lineal fue inyectar electrones y positrones en el acelerador PEP-II, un colisionador electrón-positrón con un par de anillos de almacenamiento de 2,2 km (1,4 millas) de circunferencia. PEP-II fue sede del experimento BaBar , uno de los llamados experimentos B-Factory que estudia la simetría de paridad de carga .
La fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford (SSRL) es una instalación para usuarios de luz de sincrotrón ubicada en el campus de SLAC. Originalmente construido para la física de partículas, se utilizó en experimentos en los que se descubrió el mesón J/ψ . Ahora se utiliza exclusivamente para experimentos de ciencia de materiales y biología que aprovechan la radiación sincrotrón de alta intensidad emitida por el haz de electrones almacenado para estudiar la estructura de las moléculas. A principios de la década de 1990, se construyó un inyector de electrones independiente para este anillo de almacenamiento, lo que le permitió funcionar independientemente del acelerador lineal principal.
SLAC desempeña un papel principal en la misión y operación del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, lanzado en agosto de 2008. Los principales objetivos científicos de esta misión son:
El Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas (KIPAC) está parcialmente ubicado en los terrenos de SLAC, además de su presencia en el campus principal de Stanford.
El Instituto Stanford PULSE (PULSE) es un laboratorio independiente de Stanford ubicado en el Laboratorio Central de SLAC. PULSE fue creado por Stanford en 2005 para ayudar a los profesores de Stanford y a los científicos de SLAC a desarrollar investigaciones de rayos X ultrarrápidos en LCLS. Las publicaciones de investigación de PULSE se pueden ver aquí.
La fuente de luz coherente Linac (LCLS) es una instalación de láser de electrones libres ubicada en SLAC. El LCLS es parcialmente una reconstrucción del último tercio del acelerador lineal original en SLAC y puede emitir radiación de rayos X extremadamente intensa para la investigación en varias áreas. Logró el primer láser en abril de 2009. [22]
El láser produce rayos X duros, 10,9 veces el brillo relativo de las fuentes de sincrotrón tradicionales y es la fuente de rayos X más poderosa del mundo. LCLS permite una variedad de experimentos nuevos y proporciona mejoras para los métodos experimentales existentes. A menudo, los rayos X se utilizan para tomar "instantáneas" de objetos a nivel atómico antes de borrar las muestras. La longitud de onda del láser, que oscila entre 6,2 y 0,13 nm (200 a 9500 electronvoltios (eV)) [23] [24] , es similar al ancho de un átomo y proporciona información extremadamente detallada que antes era inalcanzable. [25] Además, el láser es capaz de capturar imágenes con una "velocidad de obturación" medida en femtosegundos, o millonésimas de segundo, necesaria porque la intensidad del haz suele ser lo suficientemente alta como para que la muestra explote en la escala de tiempo de femtosegundos. . [26] [23]
El proyecto LCLS-II pretende proporcionar una importante actualización del LCLS añadiendo dos nuevos rayos láser de rayos X. El nuevo sistema utilizará los 500 m (1600 pies) de túnel existente para agregar un nuevo acelerador superconductor a 4 GeV y dos nuevos conjuntos de onduladores que aumentarán el rango de energía disponible de LCLS. El avance de los descubrimientos que utilizan estas nuevas capacidades puede incluir nuevos medicamentos, computadoras de próxima generación y nuevos materiales. [27]
En 2012, los primeros dos tercios (~2 km) del SLAC LINAC original se volvieron a poner en servicio para una nueva instalación de usuario, la Instalación para Pruebas Experimentales Avanzadas de Aceleradores (FACET). Esta instalación era capaz de emitir haces de electrones (y positrones) de 20 GeV y 3 nC con longitudes de haz cortas y tamaños de punto pequeños, ideales para estudios de aceleración de plasma impulsados por haces . [28] La instalación finalizó sus operaciones en 2016 para las construcciones de LCLS-II que ocupará el primer tercio del SLAC LINAC. El proyecto FACET-II restablecerá haces de electrones y positrones en el tercio medio del LINAC para la continuación de los estudios de aceleración del plasma impulsado por haces en 2019.
El próximo acelerador de prueba de colisionador lineal (NLCTA) es un acelerador lineal de haz de electrones de alto brillo de 60-120 MeV que se utiliza para experimentos sobre técnicas avanzadas de manipulación y aceleración del haz. Está ubicado en la estación final B de SLAC. Puede ver una lista de publicaciones de investigación relevantes aquí Archivado el 15 de septiembre de 2015 en Wayback Machine .
SLAC también realiza investigaciones teóricas en física de partículas elementales, incluso en áreas de teoría cuántica de campos , física de colisionadores, física de astropartículas y fenomenología de partículas.
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