El experimento pionero del campo de estela de plasma del CERN, Awake comenzó una actualización hace un año antes del resto del complejo Acelerator de CERN.
El acelerador de despertar, que explora formas de hacer que el acelerador de partículas sea más compacto, se ha convertido en la primera instalación en detener la tercera operación de cierre largo (LS3) del CERN.
La mayoría de los complejos aceleradores del CERN ingresarán a LS3 a mediados de 2016, pero el 1 de junio, Awake Fined Operations y comenzó una serie de mejoras importantes.
Propiedades únicas de aceleradores de despertar
Los aceleradores existentes, como los grandes colidentes de hadrones, usan campos de radiofrecuencia dentro de las cámaras de metal para acelerar las partículas cargadas. El plasma, el estado de la materia en el que se liberan algunos átomos de los electrones, puede permitir que se logre una mayor energía a distancias más cortas.
La tecnología de aceleración de Awake se puede utilizar para crear capas de brazos y canales en el campo eléctrico de un plasma utilizando las vigas de protones de súper protón de CERN (SPS) para acelerar partículas como electrones.
Estos «Wakefields» se pueden comparar con poder reemplazar el agua cuando se mueven los buques de velocidad, explicó la líder del proyecto Edda Gschwentner:
Aceleración de electrones de alta energía
Durante su primera carrera de 2016 a 2018, el Acelerador de Awakening se convirtió en el primer experimento del mundo para demostrar que los electrones se aceleran a los niveles de energía de GEV en múltiples en los campos de estela impulsados por protones en lugar de electrones o láseres.
La primera fase de la segunda carrera, a partir de 2021 y que finalizó el 1 de junio de este año, demostró cómo los protones conducen y mantienen campos de estela de alta amplitud en medio de plasma de 10 metros de largo.
Gschwendtner dijo: «Cuando el haz de protones entra en el plasma, comienza a autoconformarse, lo que significa que produce pequeños paquetes que resuenan con el poderoso campo de estela».
Los investigadores ahora muestran que la calidad del haz de electrones se puede controlar mientras que los electrones se aceleran a alta energía, y que este proceso es escalable.
Para facilitar esto, se deben actualizar aceleradores de despertar, incluida la instalación de nuevos sistemas de haz de electrones y fuentes de plasma adicionales.
La primera fuente de plasma actúa como una auto-modificación del haz de protones, mientras que la segunda acelera electrones inyectados externamente en el campo de estela de plasma basado en protones a 4-10 GEV a 10 metros.
Medidas de protección de materiales radiactivos
Es difícil aumentar el tamaño del acelerador de despertar para incorporar estos cambios. Esto se debe a que se encuentra aguas arriba de la cámara, que los neutrinos de CERN utilizaban previamente en los experimentos de Gran Sasso (CNGS).
Los CNGS implicaron señalar el haz de protones SPS hacia un objetivo de grafito y generar un haz de neutrinos dirigido hacia el Instituto Gran Sasso en Italia.
Este proceso hace que el objetivo y su material de protección sean más radiactivos, por lo que se requieren medidas de protección especiales para el desmontaje y la eliminación. Se está realizando un proceso complejo para garantizar el espacio para los experimentos de despertar expandidos, y ya se han construido nuevos edificios para albergar y tratar materiales de GNCS desmantelados.
¿Cuándo se completará la actualización de Acelerator Awake?
Para difundir la demanda en la fuerza laboral del CERN, se espera que el proceso de demolición y eliminación esté casi completo antes de que otros experimentos ingresen a LS3 en julio de 2026.
Se construirá una versión mejorada de Awake antes de que SPS Proton se ejecute en 2029, antes de que comiencen las nuevas configuraciones.
El objetivo de Awake es acelerar las partículas a una energía mucho más alta en distancias mucho más cortas, acercándoles un paso más a la realización.
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