El Super Proton Synchrotron ( SPS ) es un acelerador de partículas del tipo sincrotrón del CERN . Está ubicado en un túnel circular, de 6,9 kilómetros (4,3 millas) de circunferencia, [1] a caballo entre la frontera de Francia y Suiza cerca de Ginebra , Suiza. [2]
El SPS fue diseñado por un equipo dirigido por John Adams , director general de lo que entonces se conocía como Laboratorio II. Originalmente especificado como un acelerador de 300 GeV , el SPS en realidad fue construido para ser capaz de alcanzar 400 GeV, una energía operativa que alcanzó en la fecha oficial de puesta en servicio del 17 de junio de 1976. Sin embargo, en ese momento, Fermilab había superado esta energía , que alcanzó una energía de 500 GeV el 14 de mayo de ese año. [3]
El SPS se ha utilizado para acelerar protones y antiprotones , electrones y positrones (para su uso como inyector para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP) [4] ) e iones pesados .
De 1981 a 1991, el SPS funcionó como colisionador de hadrones (más precisamente, protón-antiprotón) (como tal se llamó Sp p S) , cuando sus haces proporcionaron los datos para los experimentos UA1 y UA2 , que resultaron en el descubrimiento de los bosones W y Z. Estos descubrimientos y una nueva técnica para enfriar partículas condujeron al Premio Nobel para Carlo Rubbia y Simon van der Meer en 1984.
De 2006 a 2012, el experimento CNGS utilizó el SPS para producir una corriente de neutrinos que se detectaría en el laboratorio italiano Gran Sasso , a 730 km del CERN.
El SPS se utiliza ahora como inyector final de haces de protones de alta intensidad para el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que comenzó sus operaciones preliminares el 10 de septiembre de 2008, para lo cual acelera protones de 26 GeV a 450 GeV. Luego, el propio LHC los acelera a varios teraelectronvoltios (TeV).
El funcionamiento como inyector aún permite la continuación del programa de investigación de objetivos fijos en curso , donde el SPS se utiliza para proporcionar haces de protones de 400 GeV para una serie de experimentos activos de objetivos fijos, en particular COMPASS , NA61/SHINE y NA62 .
El SPS ha servido y sigue utilizándose como banco de pruebas para nuevos conceptos en física de aceleradores. En 1999 sirvió como observatorio del fenómeno de la nube de electrones . [5] En 2003, SPS fue la primera máquina en la que se midieron directamente los términos de conducción de resonancia hamiltoniana. [6] Y en 2004, se llevaron a cabo experimentos para cancelar los efectos perjudiciales de los encuentros de haces (como los del LHC). [7]
Las cavidades SPS RF funcionan a una frecuencia central de 200,2 MHz .
Los principales descubrimientos científicos realizados mediante experimentos que se realizaron en el SPS incluyen los siguientes.
El Gran Colisionador de Hadrones requerirá una mejora para aumentar considerablemente su luminosidad durante la década de 2020 . Esto requeriría actualizaciones de toda la cadena linac/preinyector/inyector, incluido el SPS.
Como parte de esto, el SPS deberá poder manejar un haz de intensidad mucho mayor. Una mejora considerada en el pasado fue aumentar la energía de extracción a 1 TeV. [10] Sin embargo, la energía de extracción se mantendrá en 450 GeV mientras se actualizan otros sistemas. El sistema de aceleración se modificará para manejar los voltajes más altos necesarios para acelerar un haz de mayor intensidad. El sistema de descarga del haz también se actualizará para que pueda aceptar un haz de mayor intensidad sin sufrir daños importantes. [11]
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