Sincrotrón de súper protones

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, a caballo entre la frontera de Francia y Suiza, cerca de Ginebra, Suiza.

Historia

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 se construyó para tener una capacidad de 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.

El SPS se ha utilizado para acelerar protones y antiprotones, electrones y positrones (para su uso como el inyector del Gran Electron-Positron Collider (LEP)) y iones pesados.

De 1981 a 1991, el SPS operaba como un collider (más precisamente, proton-antiproton) (como tal se llamaba SppS), cuando sus rayos proporcionaban los datos para los experimentos UA1 y UA2, lo que dio lugar al descubrimiento de los bosones W y Z. Estos descubrimientos y una nueva técnica para el enfriamiento de partículas llevaron a un Premio Nobel de 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 Gran Sasso en Italia, a 730 km del CERN.

Operaciones actuales

El SPS se utiliza ahora como el inyector final de las vigas de protones de alta intensidad para el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que comenzó la operación preliminar el 10 de septiembre de 2008, para lo que acelera protones de 26 GeV a 450 GeV. El propio LHC los acelera a varios teraelectronvolts (TeV).

El funcionamiento como inyector aún permite la continuación del programa de investigación de objetivos fijos en curso, en el que el SPS se utiliza para proporcionar haces de protones de 400 GeV para una serie de experimentos activos con 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. En 2003, SPS fue la primera máquina en la que se midieron directamente los términos de conducción de la resonancia hamiltoniana. Y en 2004 se llevaron a cabo experimentos para anular los efectos perjudiciales de los encuentros de haces (como los del LHC).

Las cavidades SPS RF funcionan a una frecuencia central de 200,2 MHz.

Grandes descubrimientos

Los principales descubrimientos científicos realizados mediante experimentos que se realizaron en el SPS incluyen los siguientes.

• 1983: El descubrimiento de bosones W y Z en los experimentos UA1 y UA2. El Premio Nobel de Física de 1984 fue otorgado a Carlo Rubbia y Simon van der Meer por los acontecimientos que llevaron a este descubrimiento.
• 1999: El descubrimiento de la violación directa del CP por el experimento NA48.

Actualización para el LHC de alta luminosidad

El Gran Colisionador de Hadrones requerirá 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 poder manejar un haz de intensidad mucho mayor. Una mejora considerada en el pasado fue aumentar la energía de extracción a 1 TeV. 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.

Notas y referencias