Войти
Координаты : 37 ° 05′41 ″ с.ш., 76 ° 28′54 ″ з.д. 37,09472 ° с.ш., 76,48167 ° з.д. / 37,09472; -76.48167
 | |
| Девиз | Изучение природы материи |
|---|---|
| Основано | 1984; 36 лет назад (1984) |
| Тип исследования | Ядерная физика |
| Бюджет | c.US 200 миллионов долларов (2010) |
| Директор | Стюарт Хендерсон |
| Персонал | 675 |
| Местоположение | Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния, США |
| Кампус | 214 акров (87 га) |
| Операционное агентство | Jefferson Science Associates, LLC |
| Веб-сайт | www.jlab.org |
Национальный ускорительный комплекс Томаса Джефферсона (TJNAF ), обычно называемый Jefferson Lab или JLab, является Национальная лаборатория США, расположенная в Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния. Его заявленная миссия - «предоставить передовые научные возможности, возможности и лидерство, необходимые для открытия фундаментальной структуры ядерной материи; стать партнером в промышленности для применения передовых технологий; и служить нации и ее сообществам посредством образования и работы с общественностью» <. 161>Вид с воздуха на лабораторию Джефферсона 
Схема ускорителя и экспериментальных залов после повышения энергии до 12 ГэВ.
С 1 июня 2006 года он эксплуатируется Jefferson Science Associates, LLC, с ограниченной ответственностью. компания с ответственностью, созданная исследовательской ассоциацией юго-восточных университетов и PAE Applied Technologies. До 1996 года он был известен как Ускоритель непрерывного электронного пучка (CEBAF ); обычно это имя все еще используется для основного ускорителя. В компании Jefferson Lab, основанной в 1984 году, работает более 750 человек, и более 2000 ученых со всего мира провели исследования с использованием этой установки.
Объект был основан в 1984 году (первое первоначальное финансирование Министерство энергетики, Министерство энергетики) как средство непрерывного электронно-лучевого ускорителя (CEBAF); в 1996 году название было изменено на Национальный ускорительный комплекс Томаса Джефферсона. Полное финансирование строительства было выделено Конгрессом США в 1986 году, и 13 февраля 1987 года началось строительство главного компонента - ускорителя CEBAF. Первый пучок был доставлен в экспериментальную зону 1 июля 1994 года. Расчетная энергия пучка в 4 ГэВ была достигнута в течение 1995 года. Открытие лаборатории состоялось 24 мая 1996 года (на этом мероприятии было также изменено название). Полные начальные операции со всеми тремя начальными экспериментальными участками в режиме онлайн с расчетной энергией были выполнены 19 июня 1998 г. 6 августа 2000 г. CEBAF достиг «повышенной расчетной энергии» 6 ГэВ. В 2001 году начались планы по увеличению энергии электронного пучка до 12 ГэВ и строительство четвертого экспериментального зала. Планы претворялись в жизнь через различные этапы критического решения Министерства энергетики в течение десятилетия 2000-х годов, с окончательной принятием Министерством энергетики в 2008 году и началом строительства модернизации на 12 ГэВ в 2009 году. 18 мая 2012 года первоначальный ускоритель CEBAF на 6 ГэВ был остановлен для замены компоненты ускорителя для модернизации на 12 ГэВ. С оригинальным CEBAF было проведено 178 экспериментов.
Помимо ускорителя, в лаборатории размещался и продолжает размещаться прибор для лазера на свободных электронах (ЛСЭ). Строительство FEL началось 11 июня 1996 года. Первый свет появился 17 июня 1998 года. С тех пор FEL модернизировался много раз, существенно увеличивая его мощность и возможности.
Лаборатория Джефферсона также принимала участие в строительстве источника нейтронов расщепления (СНС) в Ок-Ридже. Джефферсон построил сверхпроводящий ускоритель SNS и гелиевую систему охлаждения. Компоненты ускорителя были разработаны и изготовлены в 2000–2005 гг.
Основным исследовательским центром лаборатории является ускоритель CEBAF, который состоит из поляризованного электронного источника и инжектора и пары сверхпроводящих высокочастотных линейных ускорителей, которые имеют длину 7/8 миль (1400 м) и соединены друг с другом двумя дуговыми секциями, которые содержат рулевые магниты. Поскольку электронный пучок совершает до пяти последовательных орбит, его энергия увеличивается до максимального значения 6 ГэВ (оригинальная машина CEBAF работала сначала в 1995 году с расчетной энергией 4 ГэВ, прежде чем достичь «улучшенной расчетной энергии». «6 ГэВ в 2000 году; с тех пор установка была модернизирована до энергии 12 ГэВ). Это приводит к конструкции, которая кажется похожей на гоночную трассу по сравнению с классическими кольцевыми ускорителями, которые можно найти на таких объектах, как CERN или Fermilab. Фактически, CEBAF представляет собой линейный ускоритель , аналогичный SLAC в Стэнфордском, который был свернут до одной десятой своей нормальной длины.
Конструкция CEBAF позволяет использовать непрерывный электронный пучок, а не импульсный пучок, характерный для кольцевых ускорителей. (Есть некоторая структура луча, но импульсы намного короче и ближе друг к другу.) Электронный луч направляется на три потенциальных мишени (см. Ниже). Одной из отличительных черт Jefferson Lab является непрерывный характер электронного пучка с длиной пучка менее 1 пикосекунды. Другой пример - использование Jefferson Lab технологии сверхпроводящей радиочастоты (SRF), в которой используется жидкий гелий для охлаждения ниобия примерно до 4 K ( -452,5 ° F), устраняя электрическое сопротивление и обеспечивая наиболее эффективную передачу энергии электрону. Для этого в лаборатории Джефферсона находится самый большой в мире холодильник с жидким гелием, и это была одна из первых крупномасштабных реализаций технологии SRF. Ускоритель построен на 8 метров ниже поверхности Земли, или примерно на 25 футов, а стены туннелей ускорителя имеют толщину 2 фута.
Луч заканчивается в четырех экспериментальных залах, обозначенных как зал A, зал B, зал C и зал D. Каждый зал содержит специализированные спектрометры для регистрации продуктов столкновения электронного пучка или реальных фотонов с неподвижной мишенью. Это позволяет физикам изучать структуру атомного ядра, в частности взаимодействие кварков, которые составляют протоны и нейтроны ядро.
При каждом обороте вокруг ускорителя луч проходит через каждый из двух ускорителей LINAC, но через другой набор поворотных магнитов в полукруглых дугах на концах линейных ускорителей. Электроны делают до пяти проходов через линейные ускорители.
Когда ядро в мишени поражается электроном из луча, происходит «взаимодействие» или «событие», рассеивающее частицы в зал. Каждый зал содержит массив детекторов частиц, которые отслеживают физические свойства частиц, произведенных событием. Детекторы генерируют электрические импульсы, которые преобразуются в цифровые значения с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП), преобразователей времени в цифровые (ВЦП) и счетчиков импульсов (масштабаторов).
Эти цифровые данные собираются и хранятся так, чтобы физик мог позже проанализировать данные и восстановить физику, которая произошла. Система электроники и компьютеров, которая выполняет эту задачу, называется системой сбора данных.
. По состоянию на июнь 2010 года началось строительство модернизации стоимостью 338 миллионов долларов для добавления конечной станции, Холл. D, на противоположном конце ускорителя от трех других залов, а также удвоить энергию пучка до 12 ГэВ. Одновременно с этим было построено дополнение к испытательной лаборатории (где производятся полости SRF, используемые в CEBAF и других ускорителях, используемых во всем мире).
По состоянию на май 2014 года модернизация достигла нового рекорда по энергии пучка в 10,5 ГэВ, доставляя пучок в Холл D.
По состоянию на декабрь 2016 года ускоритель CEBAF доставлял электроны с полной энергией в рамках пусконаладочных работ для текущего проекта модернизации до 12 ГэВ. Операторы установки для непрерывного электронного пучка доставили первую партию электронов с энергией 12 ГэВ (12,065 гигаэлектронвольт) в новейший экспериментальный комплекс, Холл D.
В сентябре 2017 г. официальное уведомление Министерства энергетики США Было выдано официальное одобрение завершения проекта модернизации до 12 ГэВ и начала эксплуатации. К весне 2018 года все четыре направления исследований успешно принимали луч и проводили эксперименты. 2 мая 2018 г. состоялась церемония освящения CEBAF до 12 ГэВ.
По состоянию на декабрь 2018 г. ускоритель CEBAF доставлял пучки электронов во все четыре экспериментальных зала одновременно для запуска производства с физическим качеством.
Лаборатория Джефферсона проводит обширную программу исследований с использованием электромагнитного взаимодействия для исследования структуры нуклона (протонов и нейтронов), образования и распада легких мезонов, а также аспектов взаимодействия нуклонов в атомное ядро. Основные инструменты - это рассеяние электронов, а также создание и использование реальных фотонов высокой энергии. Кроме того, пучки электронов и фотонов могут быть сильно поляризованными, что позволяет исследовать так называемые спиновые степени свободы в исследованиях.
Четыре экспериментальных зала преследуют различные, но частично совпадающие исследовательские цели, но с уникальными инструментами для каждого.
Соответствующие спектрометры высокого разрешения (HRS) использовались для изучения глубоко неупругого рассеяния электронов. С помощью очень хорошо контролируемых поляризованных электронных пучков было изучено нарушение четности при рассеянии электронов.
Детектор CLAS был основой экспериментальной программы Hall B с 1998 по 2012 год. Рабочие группы по физике в области глубоконеупругих взаимодействий, адроны Спектроскопия и ядерные взаимодействия существуют. См. Статью о самом спектрометре и физической программе по ссылке CLAS. Использовались поляризованные реальные фотоны и электронные пучки. Физические цели включали жидкий водород и дейтерий, а также массивные ядерные материалы.
В эпоху пучков 12 ГэВ в лаборатории Джефферсона программа Холла B была реструктурирована, чтобы включить новый детектор под названием CLAS12, а также несколько других экспериментов с использованием более специализированного оборудования.
Множественные спектрометры и специализированное оборудование использовались для изучения, например, рассеяния электронов с нарушением четности для измерения слабого заряда протона и гиперядерного образования в результате электромагнитного взаимодействия.
Этот экспериментальный зал был построен для начала реализации программы по энергии пучка 12 ГэВ, которая началась в 2014 году. В этом зале находится эксперимент GlueX, который был разработан чтобы детально отобразить спектр легких неароматизированных мезонов в поисках явных глюонных возбуждений в мезонах.
В JLab находится самый мощный в мире настраиваемый лазер на свободных электронах с выходной мощностью более 14 киловатт.
Поскольку CEBAF проводит одновременно три дополнительных эксперимента, было решено, что три системы сбора данных должны быть как можно более похожими, чтобы физики, переходящие от одного эксперимента к другому, могли найти знакомую среду. С этой целью была нанята группа специалистов-физиков, чтобы сформировать группу разработки сбора данных для разработки общей системы для всех трех залов. Результатом стала CODA, система онлайн-сбора данных CEBAF .
CODA - это набор программных инструментов и рекомендованного оборудования, который упрощает систему сбора данных для ядерная физика эксперименты. В ядерных экспериментах и экспериментах по физике элементарных частиц треки частиц оцифровываются системой сбора данных, но детекторы способны генерировать большое количество возможных измерений или «каналов данных».
Обычно АЦП, ВМТ и другая цифровая электроника представляют собой большие печатные платы с разъемами на передней панели, которые обеспечивают ввод и вывод цифровых сигналов, и разъемом на задней панели, который подключается к объединительной плате .. Группа плат вставляется в шасси или «crate », которое обеспечивает физическую поддержку, питание и охлаждение плат и объединительной платы. Эта компоновка позволяет электронике, способной оцифровывать многие сотни каналов, которые будут сжаты в одном шасси.
В системе CODA каждое шасси содержит плату, которая представляет собой интеллектуальный контроллер для остальной части шасси. Эта плата, называемая контроллером считывания (ROC), конфигурирует каждую из плат оцифровки при первом получении данных, считывает данные с дигитайзеров и форматирует данные для последующего анализа.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Национальным ускорительным центром Томаса Джефферсона. |
