Чем занимается Национальный ускорительный центр имени Томаса Джефферсона
В продолжение недавнего материала, отвечаем на вопрос, чем занимается Национальный ускорительный центр имени Томаса Джефферсона (англ. Thomas Jefferson National Accelerator Facility или Jefferson Lab, JLab).
JLab - это одна из шестнадцати национальных лабораторий Министерства энергетики США. Расположена в городе Ньюпорт-Ньюс, штат Виргиния. Основана в 1984 году и является мировым лидером в области ускорительной науки. Электронный ускоритель-рекуператор CEBAF (англ. Continuous Electron Beam Accelerator Facility) является ключевым инструментом в научных исследованиях JLab.
CEBAF основан на технологии сверхпроводящего радиочастотного излучения (superconducting radiofrequency - SRF). Ускорительный комплекс состоит из источника поляризованных электронов и, собственно, электронного ускорителя, выполненного в виде двух параллельно стоящих ускоряющих структур длиной 1,4 км, и соединяющих их арок. Сгустки электронов совершают 5 оборотов, набирая энергию при каждом проходе через ускоряющую структуру, а в арках на каждом обороте движутся последовательно по разным дорожкам. Таким образом, CEBAF является, фактически, линейным ускорителем, но относительно компактным. Особенностью CEBAF является квазинепрерывный пучок электронов (состоящий из коротких сгустков, длительностью менее 1 пс). Другая особенность CEBAF — использование сверхпроводящих высокочастотных резонаторов в ускоряющей структуре. CEBAF является самым передовым в мире ускорителем частиц для исследования кварковой структуры ядра атома. Энергия CEBAF недавно была увеличена с 6 ГэВ до 12 ГэВ, а также была добавлена дополнительная экспериментальная зона для проведения экспериментов с самыми высокими энергиями.
Установка рециркуляции низких энергий в Лаборатории Джефферсона работает на базе меньшего по размеру ускорителя SRF. Ранее известный как лазер на свободных электронах (ЛСЭ, англ. - Free Electron Laser - FEL), этот стенд установил рекорды мощности по производству инфракрасного, ультрафиолетового и терагерцового лазерного излучения. ЛСЭ использовался в различных научных исследованиях, таких как разработка процессов получения высококачественных углеродных и борнитридных нанотрубок, определение длин волн лазерного излучения для использования в медицинских целях и в исследованиях микрообработки. Этот ЛСЭ работал в JLAB с 2004 года на базе 160-МэВного ускорителя-рекуператора. На нём в 2006 г. получена мощность свыше 14 кВт при длине волны лазерного излучения 1,6 мкм.
Для поддержки новаторского на тот момент применения технологии SRF в CEBAF было налажено производство необходимых компонентов, обработки, тестирования, сборки, установки и контроля качества, что впоследствии привело к созданию Института сверхпроводящих радиочастот (SRF Institute).
Для поддержки научно-исследовательских работ, производственных мощностей и надежной работы, необходимых для CEBAF (а теперь и для других ускорителей по всему миру), были созданы оригинальные установки для тестирования как отдельных резонаторов, так и собранных криомодулей. С этой целью на территории переоборудованной Лаборатории космических радиационных эффектов НАСА были построены установка Vertical Test Area (VTA) и Испытательный комплекс криомодулей (Cryomodule Test Facility - CMTF). В связи с постоянным прогрессом и высоким уровнем развития технологии SRF в JLab в соответствии с действующими руководящими принципами, установленными Министерством энергетики США, теперь требуется переклассификация обоих этих испытательных стендов в качестве самостоятельных ускорителей частиц.
Выдающиеся научные результаты, полученные в JLab, размещены в открытом доступе на сайте Научного Архива основных достижений JLab.