Os físicos nucleares agora estão prontos para embarcar em uma nova jornada de descoberta dos blocos de construção fundamentais do núcleo do átomo. A conclusão do Projeto de Atualização de 12 GeV da Instalação do Acelerador de Feixe de Elétron Contínuo (CEBAF) na Instalação do Acelerador Nacional Thomas Jefferson do Departamento de Energia (Jefferson Lab) anuncia esta nova era para núcleos de imagem em seu nível mais profundo.
Os recursos exclusivos do CEBAF recém-atualizado empurra os limites da fronteira de precisão cada vez mais fundo no cerne da questão e permite uma gama completa de oportunidades de pesquisa. Concluída dentro do prazo e do orçamento, a atualização de $ 338 milhões triplicou a energia operacional original do CEBAF e encomendou uma nova área experimental dedicada a fornecer uma visão sobre um dos grandes mistérios do universo:por que os constituintes fundamentais da matéria, quarks, pode nunca ser encontrado isoladamente. As três áreas experimentais existentes também foram atualizadas para permitir a imagem 3D dos quarks em núcleos e para facilitar pesquisas únicas por novas físicas.
A conclusão do projeto segue o comissionamento bem-sucedido das duas últimas áreas experimentais na primavera. A equipe do Jefferson Lab então trabalhou diligentemente para instalar e comissionar o último, peças individuais de equipamento necessárias para operações completas em cada uma de suas quatro salas experimentais. Com esse trabalho concluído, o laboratório recebeu notificação oficial do DOE na quarta-feira, 27 de setembro, da aprovação formal da Decisão Crítica 4 (CD-4), Aprovar a conclusão do projeto e o início das operações.
"Os recursos avançados do acelerador e detectores CEBAF atualizados para procurar por novas partículas exóticas, desvios das simetrias da natureza, e detalhes do comportamento do quark dentro dos núcleos em uma escala anteriormente inacessível prometem um divisor de águas verdadeiramente emocionante de descobertas científicas, "disse o Dr. Tim Hallman, Diretor Associado de Física Nuclear no Escritório de Ciência do DOE.
"A equipe do Projeto de Atualização CEBAF de 12 GeV está entusiasmada com a conclusão bem-sucedida deste projeto complexo, "disse Allison Lung, Jefferson Lab's Chief Planning Officer e Diretor do 12 GeV CEBAF Upgrade Project. "Este momento é o culminar da dedicação e do trabalho árduo de centenas de membros da equipe do Jefferson Lab, Comercial, e subcontratados. "
CEBAF, um Office of Science User Facility, é o acelerador de partículas mais avançado do mundo para investigar a estrutura de quark do núcleo do átomo. Com base na tecnologia de radiofrequência supercondutora (SRF), o acelerador produz um fluxo de elétrons carregados que os cientistas usam para sondar o núcleo do átomo, seus prótons e nêutrons, e seus quarks e glúons. Seus feixes de elétrons de alta energia fornecem as sondas mais limpas de matéria nuclear nas intensidades mais altas já alcançadas, permitindo experimentos de precisão que antes eram considerados fora de nosso alcance para aprofundar nossa compreensão da matéria nuclear.
O acelerador CEBAF foi originalmente projetado para fornecer elétrons com energias de 4 bilhões de elétron-volts, ou 4 GeV, embora as eficiências em seu projeto e a vasta experiência na operação da instalação tenham permitido aos operadores do Jefferson Lab alcançar feixes de elétrons de 6 GeV em sua configuração original. Os $ 338 milhões, O projeto plurianual de atualização de 12 GeV CEBAF triplicou a energia operacional original do CEBAF.
O projeto envolveu a adição de 10 novas unidades de aceleração ao CEBAF para aumentar sua energia, a construção de uma quarta sala experimental, bem como um arco adicional de ímãs e uma extensão do túnel do acelerador para enviar o feixe para o corredor. Além disso, outras atualizações de utilitários e equipamentos foram feitas, incluindo uma adição à planta de refrigeração que permite a tecnologia SRF do CEBAF e equipamentos novos e atualizados para as salas experimentais existentes para capitalizar os feixes de elétrons mais energéticos para experimentos.
O CEBAF agora pode fornecer seus feixes de elétrons de energia total, até 12 GeV, para o complexo Hall D, e até 11 feixes de elétrons GeV em suas áreas experimentais originais, Halls A, B e C.
"O tipo de pesquisa que realizamos explora os mistérios mais fundamentais, "disse Lung." E completar a atualização abre caminho para a retomada do programa científico do Jefferson Lab para valer, com recursos expandidos que permitirão um vislumbre sem precedentes do âmago da questão. "
O CEBAF recém-atualizado permite um programa diversificado e atraente de experimentos proposto pelo laboratório 1, Comunidade de 500 membros de cientistas que vêm ao Jefferson Lab de todo o mundo para conduzir suas pesquisas.
"Os cientistas que contam com nossas instalações para fornecer os recursos de que precisam para realizar pesquisas inovadoras são a razão de estarmos aqui, "disse Stuart Henderson, Jefferson Lab Diretor. "O Jefferson Lab está entrando em uma nova e empolgante era de descoberta científica, alimentado pela atualização de 12 GeV e a pesquisa que ela permitirá, em nome de nossos usuários e do DOE. "
"Esta é uma ocasião importante, recebida com grande entusiasmo, após extensos preparativos de toda a nossa comunidade de cientistas, pós-doutorado e doutorado alunos, "disse Krishna Kumar, professor da Stonybrook University e presidente do Conselho de Diretores do Jefferson Lab Users Group, que representa os cientistas que conduzem suas pesquisas no Jefferson Lab. "Agora podemos implantar todo o arsenal de recursos exclusivos do CEBAF atualizado para realizar medições com precisão e exatidão que não seriam possíveis em outro lugar do mundo e, assim, fazer novas descobertas sobre as forças entre os blocos de construção fundamentais da matéria."
Com a máquina atualizada, os cientistas vão sondar como os quarks interagem, como eles giram, e como eles são distribuídos dentro de prótons e nêutrons. As sondas energéticas e feixes de precisão do CEBAF permitirão as primeiras visualizações tridimensionais da estrutura de prótons e nêutrons. E os pesquisadores já iniciaram estudos inovadores da força forte, a força que cola a matéria, na mais nova sala experimental do laboratório.
Os cientistas também usarão o CEBAF para expandir os limites de nossa compreensão do Modelo Padrão de Física de Partículas, uma teoria que descreve as partículas fundamentais e suas interações em termos de forte, forças fracas e eletromagnéticas. O CEBAF testa o Modelo Padrão de duas maneiras:testando suas previsões para a estrutura de prótons e nêutrons, e também testando sua integridade com medições de alta precisão em baixas energias, onde as discrepâncias podem revelar assinaturas de novas formas de matéria.
A extensão do alcance experimental do CEBAF ao âmago da questão atraiu o interesse e despertou a empolgação de pesquisadores em todo o mundo. A comunidade de usuários do laboratório cresceu de 1, 200 na era pré-12 de atualização GeV para mais de 1, 500 hoje. Até agora, 78 experimentos foram aprovados para execução com o CEBAF atualizado para 12 GeV. Daqueles, quatro experimentos já foram concluídos durante o comissionamento e ramp up inicial da instalação. O CEBAF está programado para começar a operar plenamente em dezembro.
O projeto de atualização de 12 GeV CEBAF começou em 2004, quando o DOE reconheceu que atendia a uma "necessidade de missão" no campo da física nuclear com a aprovação do Critical Decision Zero (CD-0). A aprovação do processo de decisão crítica permitiu ao laboratório prosseguir com o projeto conceitual, e planejamento de aquisição e execução de projetos. Os esforços de engenharia e design de projeto começaram em 2006, seguido pela finalização da definição do projeto em 2007, início da construção em 2008 e aprovação das operações iniciais em 2014.
O CEBAF é o microscópio mais poderoso do mundo para estudar o núcleo do átomo. O acelerador CEBAF é resfriado a alguns graus do zero absoluto para habilitar seus componentes supercondutores. Se não fosse supercondutor, exigiria três vezes mais energia para operar, e o desempenho seria bastante reduzido. A massa de um objeto aumenta à medida que sua velocidade aumenta, então, a 12 bilhões de elétron-volts (12 GeV), os elétrons no feixe CEBAF aumentam em massa 23, 500 vezes.
