El Super Sincrotrón de Protones ( SPS ) es un acelerador de partículas del tipo sincrotrón del CERN . Está alojado en un túnel circular de 6,9 kilómetros de circunferencia, [1] que se extiende a lo largo de la frontera entre 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 fue construido en realidad para ser capaz de alcanzar 400 GeV, una energía operativa que alcanzó en la fecha de puesta en servicio oficial del 17 de junio de 1976. Sin embargo, para entonces, esta energía había sido superada por el Fermilab , 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 .
Entre 1981 y 1991, el SPS funcionó como un colisionador de hadrones (más precisamente, de protones y antiprotones) (por eso se lo llamó Sp p S) , cuando sus haces proporcionaron los datos para los experimentos UA1 y UA2 , que dieron como resultado 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 SPS fue utilizado por el experimento CNGS para producir un haz de neutrinos que se detectaría en el laboratorio del Gran Sasso en Italia, a 730 kilómetros del CERN.
El SPS se utiliza actualmente como inyector final de haces de protones de alta intensidad para el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que comenzó a funcionar de forma preliminar el 10 de septiembre de 2008 y en el que acelera protones desde 26 GeV hasta 450 GeV. El propio LHC los acelera después hasta varios teraelectronvoltios (TeV).
El funcionamiento como inyector todavía permite la continuación del programa de investigación de objetivo fijo en curso , donde el SPS se utiliza para proporcionar haces de protones de 400 GeV para una serie de experimentos activos de objetivo fijo, en particular COMPASS , NA61/SHINE y NA62 .
El SPS ha servido y sigue siendo utilizado como banco de pruebas para nuevos conceptos en física de aceleradores. En 1999 sirvió como observatorio del fenómeno de las nubes de electrones . [5] En 2003, el SPS fue la primera máquina en la que se midieron directamente los términos impulsores de la 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 RF del SPS operan a una frecuencia central de 200,2 MHz .
Los principales descubrimientos científicos realizados mediante experimentos realizados en el SPS incluyen los siguientes.
El Gran Colisionador de Hadrones necesitará una actualización 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 ser capaz de 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 significativos. [11]
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