El ISR (siglas de Intersecting Storage Rings ) fue un acelerador de partículas del CERN . Fue el primer colisionador de hadrones del mundo y funcionó entre 1971 y 1984, con una energía máxima en el centro de masas de 62 GeV . Desde su puesta en marcha inicial, el propio colisionador tuvo la capacidad de producir partículas como J/ψ y upsilon , así como estructuras de chorro observables ; sin embargo, los experimentos del detector de partículas no estaban configurados para observar eventos con un gran momento transversal a la línea de luz , por lo que estos descubrimientos se realizaron en otros experimentos a mediados de la década de 1970. Sin embargo, la construcción del ISR implicó muchos avances en la física de aceleradores , incluido el primer uso de enfriamiento estocástico , y mantuvo el récord de luminosidad en un colisionador de hadrones hasta que fue superado por el Tevatron en 2004. [1] [2]
El ISR fue propuesto en 1964 para realizar colisiones frontales entre protones con una energía de haz de 28 GeV y para estudiar las nuevas partículas creadas en dichas colisiones. El proyecto fue aprobado en el plazo de un año.
La idea de colisionar haces fue concebida por primera vez por un grupo de la Asociación de Investigación de Universidades del Medio Oeste (MURA) en los Estados Unidos , como una forma de tener colisiones en un centro de energía de masa incrementado . El grupo MURA también inventó la técnica de apilamiento de radiofrecuencia (RF) para acumular los haces de protones de suficiente intensidad. [1] El Consejo del CERN investigó esta novedosa idea en 1957, y se estableció un grupo de Investigación de Aceleradores (AR) para estudiar las posibilidades de tener una instalación de este tipo. AR estudió el acelerador de gradiente alterno de campo fijo bidireccional (FFAG) para la aceleración de plasma y para un colisionador de electrones. En 1960, cuando se completó la construcción del Sincrotrón de Protones , el grupo AR se centró en un colisionador protón-protón. Para verificar la viabilidad y el rendimiento del método de apilamiento de RF, se propuso en 1960 el Anillo de Acumulación y Almacenamiento de Electrones (CESAR) del CERN a menor escala en comparación con el ISR, y se probó con éxito en 1964; seguida de la propuesta oficial del ISR en el mismo año, cuando el grupo AR presentó el informe técnico de diseño. [1] [2] [4]
En 1971, 12 equipos experimentales instalaron detectores en cinco puntos de intersección del ISR. [5]
La combinación del Sincrotrón de Protones del CERN (CPS) y el ISR también permitió el estudio de colisiones utilizando partículas distintas del protón, como el deuterón , las partículas alfa y los antiprotones . [6]
El objetivo inicial y la motivación de ISR fueron los siguientes.
Durante las etapas finales del ISR, las energías del haz se incrementaron hasta un valor máximo de 31,4 GeV. [7] [8]
El acelerador estaba formado por dos anillos magnéticos (ubicados en Francia), cada uno con una circunferencia de 942 m. Los anillos se entrelazaban de tal manera que se encontrarían en ocho regiones de intersección para que colisionaran haces de protones de 28 GeV. Los haces de protones provendrían del Sincrotrón de Protones (CPS) del CERN, ubicado a unos 200 metros de distancia (en Suiza) [5].
El anillo de almacenamiento y acumulación de electrones del CERN (CESAR) y, posteriormente, el ISR estuvieron entre los primeros colisionadores que utilizaron el método de apilamiento de haces de radiofrecuencia para aumentar la intensidad. En los años anteriores, se evitó la construcción de colisionadores de hadrones, ya que parecía infructuoso debido a la falta de disponibilidad de algún método de apilamiento. Desde el ISR, todos los demás colisionadores han utilizado el método de apilamiento de radiofrecuencia. [1]
El ruido Schottky es una señal generada por un número finito de partículas distribuidas aleatoriamente en un haz. En 1972, Wolfgang Schnell encontró las señales de ruido Schottky longitudinal y transversal en el ISR. Esto hizo evidente que era posible la amortiguación estocástica del haz. Y abrió una nueva ventana para el diagnóstico no invasivo del haz y la necesidad de tener un sistema de enfriamiento activo para reducir el tamaño y la dispersión del momento del haz. [10] Las señales Schottky dieron una descripción precisa de cómo variaba la densidad de la pila de haces con la frecuencia del betatrón. Después de demostrar la amortiguación de las oscilaciones del betatrón , el enfriamiento estocástico de los haces de antiprotones se utilizó ampliamente para mejorar las luminosidades en las colisiones protón-antiprotón. Después del ISR, el colisionador protón-antiprotón en el Super Proton Synchrotron empleó la misma técnica para aumentar las luminosidades, al igual que otros colisionadores como el Tevatron . [10]
El grupo ISR diseñó e instaló cámaras de vacío de paredes delgadas y de gran tamaño en los puntos de intersección donde se instalaron los detectores. Estas cámaras estaban hechas de estaño y titanio y sirvieron de inspiración para las futuras cámaras de vacío. [10]
El solenoide superconductor instalado en la intersección 1, el imán de campo axial abierto instalado en la intersección 8 y un toroide con núcleo de aire en la intersección 6 eran sistemas de detectores magnéticos de última generación desarrollados por los equipos del ISR. Casi todos los detectores de colisionadores se basan ahora en versiones más grandes y mejoradas de los principios básicos de los detectores magnéticos propuestos por el ISR. [10]
46°14′05″N 6°02′35″E / 46.23472, -6.04306