SPS Örgüsü - Indico

Çağının ötesinde işleri yapma gücünü ve kararlılığını kendinde bulan insanları, belki şu an
aramızda olmasalar da, herzaman hatırlayalım.
SPS
CERN’in Fransız bölgesine doğru ilerlemesi kararının imzaları atıldıktan birkaç ay sonra, Super
Proton Synchrotron’u (SPS) üzerinde çalışmalar başladı. İki yıl sonra, 31 Temmuz 1974’te, SPS
tünelini kazan Robbins tünel açma makinesi başlama noktasına geri döndü. Bu makine 7 km
çevresinde, ortalama yerin 40 m altında bir tünel açmıştır. Tünel Fransız-İsviçre sınırının iki
yanında uzanarak, SPS’i sınır geçen ilk hızlandırıcı yapmıştır. Tüneli donatmak için binden fazla
magnet gerekmekteydi. Sivil mühendislik ve kurulum dört yıl içinde bitmiştir. SPS tünel ve
kontrol odasına dağılmış yüksek hızda veri ileten 24 küçük kontrol bilgisayarı ile zamanının
ötesinde bir kontrol sistemine sahipti. 17 Haziran 1976’da, proje yöneticisi, John Adams, haziran
oturumu için toplanmış kurul üyelerine 400 GeV’de ilk proton dolaşımının yapıldığını açıkladı.
Ertesi yıl SPS fizik programı başladı.
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
2
O.Mete
S.P.S.
Super Proton Synchrotron
CERN
-1Ö. Mete, Mayıs 2012
3
CERN Hızlandırıcıları Tümleşkesi
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
4
O.Mete
CERN Hızlandırıcıları Tümleşkesi
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
5
O.Mete
SPS
SPS (Super Proton Synchrotron) 1976 yılından beri CERN’de çeşitli görevlerden sorumlu olmuş ve olmaya devam
eden 6.9 km çevresinde bir hızlandırıcıdır:
‣ 30 farklı yapı ve biçimde 1425 tane magnet içerir. Dünyanın geleneksel (oda sıcaklığında çalışan) magnetlerle
çalışan en büyük hızlandırıcısıdır.
‣ Sabit hedef deneyleri için 400 GeV/c protonlar,
‣ CNGS deneyi için 400 GeV/c protonlar,
‣ HiRadMat için protonlar,
‣ LHC için 450 GeV/c protonlar,
‣ SPS ve LHC hızlandırıcı deneme çalışmaları için demetler,
‣ sabit hedef deneyleri için 400 GeV/c proton eşdeğerinde kurşun iyonları
sağlamaktadır.
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
6
O.Mete
SPS
‣ PS’ten bohça aktarımının etkin ve akıcı bir şekilde olması için PS ve SPS için merkezi yörünge
uzunlukları arasındaki oran 1/11 olmalıdır. Bu yüzden SPS, bu orana göre 6.9 km uzunluğunda
tasarlanmış ve yapılmıştır.
‣ SPS hızlandırıcısı halka şeklinde bir hızlandırıcı desek de, yapısı bundan daha ayrıntılıdır. Üzerinde
çeşitli görevler için kullanılmak üzere farklı araçların yerleştirileceği düzenli olarak dağılmış düz
bölgeler vardır.
‣ PS’ten gelecek bohçaların alınacağı “injection” bölümü (LSS1, Long Straight Section 1),
‣ hızlandırma için kullanılacak bölüm (LSS3),
‣ demetin çeşitli kullanıcılara gönderileceği “extraction” bölümleri (LSS2, 4, 6) gibi...
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
7
O.Mete
Tarih
UA1 deneyinde Z parçacığı bozunumu. Resim: CDS
“Yüzüklerin ilk efendisi”
“The first lord of the rings”
UA1 deneyinde W parçacığı bozunumu. Resim: CDS
‣ CERN’in ikinci en büyük hızlandırıcısıdır.
‣ 1976’da çalışmaya başladığında CERN’in parçacık fiziği
çalışmalarının yıldızı oldu. SPS kullanılarak yapılan
araştırmalar:
๏ Protonların iç yapıları,
๏ doğanın maddeyi karşıt maddeye tercihinin
araştırılması,
๏ maddenin evrenin başladığı ilk anlardaki durumunu ve
“exotic” biçimlerinin araştırılması gibidir.
๏ Nobel Ödülünü getirecek olan büyük olay, 1983’te W
ve Z parçacıklarının keşfinin yapılması oldu. Bu keşif
için SPS proton-antiproton çarpıştırıcısı olarak çalıştı.
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
8
O.Mete
SPS Örgüsü
‣ SPS ayrılmış işlevli bir örgü yapısına (separated function lattice) sahiptir.
Örgüde eğmek için iki-kutuplu magnetler, odaklamak için dört-kutuplu
magnetler kullanılmaktadır.
Birleştirilmiş işlevli örgü hakkında bilgi toplayınız. Hangi
uygulamalar için, ne tür hızlandırıcılarda daha çok
kullanılıyor bulabilir misiniz?
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
9
O.Mete
SPS Örgüsü
‣ SPS ayrılmış işlevli bir örgü yapısına (separated function lattice) sahiptir.
Örgüde eğmek için iki-kutuplu magnetler, odaklamak için dört-kutuplu
magnetler kullanılmaktadır.
Köşegenler içindeki sayılar her
yarı perioddaki eğici sayısı.
4/4 normal period.
Bir “super-period” ‘un yapısı.
Eklenti için düz bölge yapısı. (F, odaklayıcı - D, dağıtıcı dört kutuplu - B1, B2 iki kutuplu magnetlerdir.)
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
10
O.Mete
SPS Örgüsü
‣ SPS, 30 farklı yapı ve biçimde 1425
tane magnet içerir. Dünyanın
geleneksel (oda sıcaklığında çalışan)
magnetlerle çalışan en büyük
hızlandırıcısıdır.
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
11
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
12
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
1976’da hızlandırıcıya yerleştirilmeyi bekleyen eğici magnetler...
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
13
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
‣ 6.2 m uzunluğunda olan normal
iletken eğici magnetler, magnetin
uçlarında yukarı bükülmüş
sarımlardan yapılmıştır.
‣ SPS’te iki tür eğici magnet vardır,
B1 (360 tane) ve B2 (384 tane).
‣ Her iki türünde ulaşabileceği en
yüksek alan değeri 1.8 T’dır ve dış
boyutları aynıdır (450x800 mm^2).
‣ Aralarındaki fark, iç boyutlarının
farklı oluşudur (B1: 39x129 mm^2,
B2: 52x92 mm^2). Bu aralıklar
demet ölçülerine göre biçilmiştir.
‣ Magnetin çekirdeği 1.5 mm’lik
katmanlardan oluşur, sarımlar
eklendikten sonra orta eksende
birleşen üst ve alt bölümlerden
oluşur.
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
14
O.Mete
SPS Örgüsü
H-biçimli Eğici (iki kutuplu) Magnet Örneği
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
15
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
4613 m
734.15 m
Her magnetin ne kadar magnetik alan sağlaması
gerekir?
https://cdsweb.cern.ch/record/1233948/files/CERN%20TE%20Note%202010-003.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
16
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
4613 m
734.15 m
https://cdsweb.cern.ch/record/1233948/files/CERN%20TE%20Note%202010-003.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
17
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Eğici (iki kutuplu) Magnetler
https://cdsweb.cern.ch/record/1233948/files/CERN%20TE%20Note%202010-003.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
18
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Odaklama (dört kutuplu) Magnetleri
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
19
O.Mete
SPS Örgüsü
Ana Odaklama (dört kutuplu) Magnetleri
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
20
O.Mete
SPS Örgüsü
Diğer Magnetler
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
21
O.Mete
Hızlandırma
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
22
O.Mete
Hızlandırma
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
23
O.Mete
Hızlandırma
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
24
O.Mete
Hızlandırma
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
25
O.Mete
Hızlandırma
https://cdsweb.cern.ch/record/1378474/files/CERN-ATS-2011-042.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
26
O.Mete
SPS kullanıcıları
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
27
O.Mete
“Extraction-Injection”
http://arxiv.org/pdf/1103.1583.pdf
http://arxiv.org/pdf/1103.1062.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
28
O.Mete
“Extraction-Injection”
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
29
O.Mete
“Extraction-Injection”
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
30
O.Mete
SPS Döngüsü
Bu kadar kullanıcı nasıl idare ediliyor?
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
31
O.Mete
SPS Döngüsü
Bu kadar kullanıcı nasıl idare ediliyor?
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
32
O.Mete
SPS Döngüsü
Bu kadar kullanıcı nasıl idare ediliyor?
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
33
O.Mete
SPS Döngüsü
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
34
O.Mete
SPS Döngüsü
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
35
O.Mete
Daha fazlası için
❖The 400 GeV Proton Synchrotron – Excerpt from the CERN Annual Report 1976
❖CERN Courier article: Super Proton Synchrotron marks its 25th birthday
❖SPS magnet sistemi üzerine bir görsel: https://cdsweb.cern.ch/record/987337
❖The PS Booster, PS and SPS Magnets for the next 25 years:
https://cdsweb.cern.ch/record/1233948/files/CERN%20TE%20Note%202010-003.pdf
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
36
O.Mete
CERN Ana Kontrol Odasında SPS Masası
ACCTR /14 Mayıs 2012/ SPS-1
37
O.Mete