Tevatrón
Tevatrón es el nombre que recibe el acelerador de partículas circular del Fermilab ubicado en Batavia, Illinois (Estados Unidos). Es un sincrotrón que acelera protones y antiprotones en un anillo de 6.3 km de circunferencia hasta energías de casi 1 TeV, de donde proviene su nombre.[1]
Se construyó en el mismo túnel que el preexistente Anillo Principal del Fermilab. Fue completado en 1983 con un coste de 120 millones de dólares y ha sido sometido regularmente a actualizaciones. La más importante fue la adición del anillo llamado inyector principal, construido desde 1994 hasta 1999 con un coste de 290 millones de dólares.
En 1987 realizó las primeras colisiones a la energía de diseño (0.9 TeV por haz, 1.8 TeV medidos en el centro de masas), lo que lo convirtió en el acelerador que proporciona colisiones de mayor energía hasta la entrada en funcionamiento del gran colisionador de hadrones (con 3.5 TeV por haz).
Entre los principales hitos científicos de esta instalación, destacan el descubrimiento del quark cima en 1995, y el descubrimiento del neutrino tauónico en el año 2000 en el experimento DONUT. En 2007 se consiguió medir la masa del quark top con una precisión cercana al 1%.
Funcionamiento
La aceleración se produce realmente por la combinación de los pasos sucesivos por un tándem de aceleradores. El primer paso se realiza en un preacelerador de Cockcroft-Walton de 750 keV, que ioniza gas hidrógeno y acelera los iones negativos usando un voltaje positivo. Posteriormente, los iones pasan a través de un acelerador lineal de 150 m, donde son acelerados hasta 400 MeV por medio de campos eléctricos oscilantes. Su paso a través de una lámina de carbono elimina los electrones, y los protones resultantes se conducen al Booster.
El Booster es un pequeño acelerador circular en que los protones llegan a adquirir energías de unos 8 GeV. De allí pasan al inyector principal, que puede realizar varias tareas:
- acelerar protones hasta 150 GeV,
- producir protones de 120 GeV para la posterior creación de antiprotones,
- acelerar antiprotones hasta 120 GeV, e
- inyectar los protones o antiprotones en el Tevatrón.
Los antiprotones son creados en la fuente de antiprotones. Para ello, protones de 120 GeV procedentes del inyector principal colisionan con un blanco de níquel. Esta colisión produce numerosas partículas, incluyendo antiprotones, que son recogidos y almacenados en el anillo acumulador. Los antiprotones pueden pasar posteriormente al inyector principal.
Finalmente, el Tevatrón acelera protones y antiprotones en sentidos opuestos. En su camino se cruzan con los detectores CDF y D0. Los imanes superconductores necesarios para ello producen un campo de 4.2 teslas.
Fue el primer gran acelerador en hacer uso de tecnología superconductora. El uso de imanes superconductores operando a la temperatura de helio líquido permite reducir la masa de los mismos en al menos un orden de magnitud. La planta criogénica requerida para mantener la temperatura se convirtió en el sistema de refrigeración por helio más grande del mundo.
Referencias
- Wilson, R.R. (1978), The Tevatron, Batavia, Illinois: Fermilab, FERMILAB-TM-0763.
Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Tevatrón.
- Página principal del Tevatrón en Fermilab