Apa itu Synchrotron?

SEBUAH sinkrotron adalah desain dari akselerator partikel siklis, di mana seberkas partikel bermuatan melewati berulang-ulang melalui medan magnet untuk mendapatkan energi pada setiap lintasan. Ketika balok mendapatkan energi, bidang menyesuaikan untuk mempertahankan kontrol atas jalur balok saat bergerak di sekitar cincin melingkar. Prinsip ini dikembangkan oleh Vladimir Veksler pada tahun 1944, dengan synchrotron elektron pertama dibangun pada tahun 1945 dan yang pertama proton synchrotron dibangun pada tahun 1952.

Sinkronisasi adalah perbaikan pada siklotron, yang dirancang pada 1930-an. Dalam siklotron, berkas partikel bermuatan bergerak melalui medan magnet konstan yang memandu berkas dalam jalur spiral, dan kemudian melewati medan elektromagnetik konstan yang menyediakan peningkatan energi pada setiap melewati medan. Benjolan dalam energi kinetik ini berarti sinar bergerak melalui lingkaran yang sedikit lebih lebar saat melewati medan magnet, mendapatkan tonjolan lain, dan seterusnya hingga mencapai tingkat energi yang diinginkan.

Peningkatan yang mengarah ke synchrotron adalah bahwa alih-alih menggunakan bidang konstan, synchrotron menerapkan bidang yang berubah waktu. Ketika balok mendapatkan energi, bidang menyesuaikan sesuai untuk menahan balok di tengah tabung yang berisi balok. Hal ini memungkinkan untuk tingkat kontrol yang lebih besar atas balok, dan perangkat dapat dibangun untuk memberikan lebih banyak peningkatan energi sepanjang siklus.

Salah satu jenis spesifik desain sinkrotron disebut cincin penyimpanan, yang merupakan sinkrotron yang dirancang untuk tujuan tunggal mempertahankan tingkat energi konstan dalam sebuah balok. Banyak akselerator partikel menggunakan struktur akselerator utama untuk mempercepat sinar hingga tingkat energi yang diinginkan pindahkan ke dalam ring penyimpanan untuk dipertahankan hingga dapat bertabrakan dengan balok lain yang bergerak berlawanan arah. Ini secara efektif menggandakan energi tabrakan tanpa harus membangun dua akselerator penuh untuk mendapatkan dua balok berbeda hingga tingkat energi penuh.

Cosmotron adalah synchrotron proton yang dibangun di Brookhaven National Laboratory. Itu ditugaskan pada tahun 1948 dan mencapai kekuatan penuh pada tahun 1953. Pada saat itu, itu adalah perangkat paling kuat yang dibangun, akan mencapai energi sekitar 3,3 GeV, dan tetap beroperasi sampai 1968.

Konstruksi Bevatron di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dimulai pada 1950 dan selesai pada 1954. Pada tahun 1955, Bevatron digunakan untuk menemukan antiproton, sebuah pencapaian yang menghasilkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1959. (Catatan sejarah yang menarik: Itu disebut Bevatraon karena mencapai energi sekitar 6,4 BeV, untuk "miliaran elektron." Dengan adopsi dari Unit SINamun, awalan giga- diadopsi untuk skala ini, sehingga notasi berubah menjadi GeV.)

Akselerator partikel Tevatron di Fermilab adalah sebuah synchrotron. Mampu mempercepat proton dan antiproton ke tingkat energi kinetik sedikit kurang dari 1 TeV, itu adalah akselerator partikel paling kuat di dunia hingga 2008, ketika dilampaui oleh Collider Hadron Besar. Akselerator utama 27 kilometer di Large Hadron Collider juga merupakan sinkrotron dan mutakhir mampu mencapai energi akselerasi sekitar 7 TeV per balok, menghasilkan 14 TeV tabrakan.