| National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi | |
|---|---|
| Fermi National Accelerator Laboratory | |
| Luftfoto af Fermilab. Ringen i forgrunden er Tevatron Main Injector , ringen i baggrunden er Tevatron. Damme langs ringene fjerner varme fra acceleratorerne. | |
| Retning af forskning | Elementarpartiklers fysik |
| Grundlagt | 21. november 1967 |
| Beliggenhed | Batavia , USA |
| Officiel side | fnal.gov |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi (det forkortede navn Fermilab er mere almindeligt ) er beliggende i byen Batavia nær Chicago ( Illinois , USA ). Ejes af det amerikanske energiministerium . Specialiseret i forskning i højenergifysik , astrofysik og acceleratorteknologier. Fra 1. januar 2008 drives Fermilab af Fermi Research Alliance , organiseret af University of Chicago og Universities Research Association (URA). URA er et konsortium af 91 forskningsuniversiteter, hovedsageligt fra USA, men der er også medlemmer fra Canada , Japan og Italien .
I øjeblikket er den vigtigste forskningsfacilitet på Fermilab Tevatron-kollideren ( den afsluttede sit arbejde den 30. september 2011), beliggende i en underjordisk ringtunnel 6,28 km lang. Fra 1. januar 2007 var denne kolliderer acceleratoren med verdens største partikelstråleenergi og lysstyrke , og mistede føringen til Large Hadron Collider i 2009. Ud over collider-eksperimenter ( CDF og D0 ) udfører Fermilab flere små eksperimenter med faste mål, eksperimenter med neutrinoer og deltager i astrofysiske observationsprojekter.
En lille flok bisoner, introduceret på tidspunktet for grundlæggelsen af laboratoriet, bor på Fermilabs territorium, hvilket symboliserer forbindelsen mellem grænsen for moderne fysik ved Fermilab og fortidens grænse - prærierne . Nogle af de lokale mener, at bisonerne blev bragt ind for at blive brugt som en levende strålingsdetektor, hvis strålingsniveauerne nåede farlige niveauer. Fermilab erklærede imidlertid, at påstande af denne art ikke har grundlag [1] .
Asteroiden 11998 Fermilab blev opkaldt efter Fermilab
Beslutningen om at bygge National Accelerator Laboratory blev truffet i 1967 af præsident Lyndon Johnson . I 1974 blev laboratoriet opkaldt efter Enrico Fermi . Den første direktør for Fermilab var Robert R. Wilson , en kendt fysiker og medlem af Manhattan Project . På laboratoriets område er der flere skulpturer, som han skabte. Den vigtigste fortjeneste, der blev tillagt ham, var færdiggørelsen af opførelsen af laboratoriet før tidsplanen og inden for det tildelte budget. Laboratoriets hovedbygning, som har en unik form, er opkaldt efter Wilson.
I 1978 trak Wilson sig som direktør for laboratoriet i protest over finansieringsproblemer for laboratoriet, og Leon Lederman overtog hans plads . Under hans ledelse blev et projekt foreslået for at omdanne den originale store Fermilab-accelerator til Tevatron-kollideren. Under Ledermans ledelse (i 1983 ) blev denne accelerator lanceret. I 1988 trak Lederman sin stilling og er i øjeblikket laboratoriets emeritusdirektør. Fermilab Education Center blev opkaldt efter ham.
John Peoples var direktør for laboratoriet fra 1988 til 1998 . Disse år stod for sessionen af CDF- og D0-kollidereksperimenterne kaldet Run I og opdagelsen af t-kvarken ( 1994 ). I 1995 blev Tevatron stoppet, og konstruktionen af en ny hovedinjektor til Tevatron begyndte for alvor at øge acceleratorens lysstyrke. Fra 1998 til 2005 blev laboratoriet drevet af Michael S. Witherell . Under hans ledelse blev Tevatron-acceleratoren lanceret i den øgede lysstyrketilstand, og den eksperimentelle Run II-session begyndte. Den 1. juli 2005 blev Piermaria Oddon direktør for Fermilab .
Fermilab er et af de mulige steder at bygge den næste kolliderer efter LHC - ILC . Men på grund af finansieringsproblemer for højenergifysik i USA i 2008, blev alt arbejde på dette projekt midlertidigt fastfrosset, og ILC 's skæbne er fortsat usikker.
I det første trin af protonacceleration fra slutningen af 60'erne til midten af 2012 blev Cockcroft-Walton-generatorer brugt . I alt var der to sådanne generatorer, hvoraf den ene var en backup. Siden slutningen af 2012 er en RF-quadrupol blevet brugt i den indledende fase af accelerationen. Indledningsvis accelereres negative hydrogenioner H - (de opnås som et resultat af passage af brintgas gennem en beholder med cæsium ) . I næste accelerationstrin bruges en lineær accelerator (eller linac), som accelererer partiklerne op til 400 MeV , som et resultat, får ionerne en hastighed på omkring 70% af lysets hastighed . Inden de går ind i den næste accelerator, passerer H 2 - ionerne gennem carbonfolien , hvor de mister elektroner og bliver til protoner (eller H + ioner ).
Det næste trin er boosterringen . Boosteren bruger magneter til at holde protonstrålen i en cirkulær bane . Protoner flyver gennem boosteren 20.000 gange i gennemsnit og øger deres energi på hver omgang (de accelereres af et langsgående elektrisk felt i visse dele af deres vej). Som et resultat forlader protonerne boosteren med en energi på 8 GeV . Dernæst flyver protonerne ind i hovedinjektoren. Denne accelerator blev bygget i 1999 , den udfører tre opgaver: accelererer protoner, forsyner protoner med en vis energi til at producere antiprotoner og accelererer antiprotoner, der kommer fra en antiprotonkilde. (Før oprettelsen af Main Injector blev den såkaldte Main Ring, en varmmagnetsynkrotron placeret i en tunnel over Tevatronen, brugt i stedet. I 1976 blev der opnået en rekordstråleenergi på 500 GeV på Main Ringen. ). Dernæst kom protoner og antiprotoner ind i Tevatronen og blev accelereret til en nominel energi på 980 GeV . Tevatronen var 6,25 km lang og brugte superledende magneter til at holde strålen i en cirkulær bane. Protoner og antiprotoner fløj i modsatte retninger med en hastighed, der praktisk talt ikke var forskellig fra lysets hastighed. Fysikerne kontrollerede strålerne, så de kun krydsede hinanden på to punkter, hvor de enorme kolliderdetektorer var placeret - D0 og CDF . På ringene af Tevatron og Main Injector er der flere zoner, hvor strålen trækkes ud af acceleratorerne, hvor der udføres eksperimenter med faste mål.
I løbet af de sidste par år har Fermilabs budgetvækst konsekvent været under inflationsraten, og laboratoriet har været tvunget til at foretage personalenedskæringer (100 ansatte blev afskediget i 2005). [2] I øjeblikket er hovedprojektet for den nye direktør og administration af laboratoriet udviklingen og i fremtiden konstruktionen af elektron-positron-kollideren ILC ved Fermilab. Men ved beslutning fra den amerikanske kongres i 2008 blev finansieringen til ILC- projektet i USA skåret fire gange i forhold til det planlagte. Dette reducerer i høj grad Fermilabs chancer for at bygge denne accelerator internt. I 2008 forværredes laboratoriets økonomiske situation kraftigt, og direktøren var nødsaget til at varsle en kommende reduktion på 10 % af personalet.
I 2009 ophørte Tevatron med at være den højeste energikolliderer i verden, da Large Hadron Collider (LHC) blev lanceret på CERNs europæiske laboratorium i Genève ( Schweiz ). Denne partikelaccelerator er stor sammenlignet med Tevatron (dens længde er 27 km) og kan accelerere protoner til en energi på 7 TeV. Dette svarer til en kollisionsenergi på 14 TeV, det vil sige mere end 7 gange højere end Tevatronens. Selvom Fermilab fortsat spiller en vigtig rolle i den fremtidige udvikling af højenergifysik, har det mistet ærestitlen som førende laboratorium inden for dette videnskabsområde.
Den 1. november 2006 annoncerede det amerikanske energiministerium, at Fermi Research Alliance (FAA) ville drive Fermilab i 5 år fra den 1. januar 2007. IAF er organiseret som et partnerskab mellem Universities Research Association (URA) og University of Chicago. Hvis ledelsen vurderes at være vellykket, vil IAF kunne forlænge kontrakten om at lede Fermilab i yderligere 20 år uden udbud [3] .
Den 27. marts 2007 skete en alvorlig hændelse under test af magneter bygget af Fermilab til LHC -kollideren ved CERN . Under magnetiske test for en kritisk belastning kollapsede det firpolede magnetstøttesystem (det har en længde på 14 meter). Som følge heraf blev acceleratorens kølesystem beskadiget [4] . Det tog 3 måneders ekstra arbejde at løse de problemer, der opstod.