לניסויים בפיזיקת חלקיקים, התא הפרופורציונלי הרב חוטי משמש לתצפית מסלול החלקיק. במשך זמן רב שימש תא הבועות למטרה זו, אך עם שיפור האלקטרוניקה, היו חייבים לייצר גלאי עם קריאה אלקטרונית מהירה (בתאי בועות, בוצעו ונבדקו התצלומים המודפסים שהתקבלו). תא פרופורציונלי רב חוטי, הוא תא עם חוטים מקבילים רבים, המסודרים כרשת ומחוברים למתח גבוה, כאשר מעטפת המתכת נמצאת על פוטנציאל קרקע. כמו במונה גייגר, חלקיק משאיר עקבות של יונים ואלקטרונים, הנסחפים לעבר המקרה או אל החוט הקרוב, בהתאמה. על ידי סימון החוטים עם הזרם, ניתן לראות את מסלול החלקיק.
התפתחות התא אפשרה למדענים לחקור את מסלולי החלקיקים בדיוק רב יותר, ולראשונה להתבונן ולבחון את האינטראקציות הנדירות יותר המתרחשות באינטראקציה בין החלקיקים.
תא סחף.
מדידה מדויקת של זמני האותות המתקבלים מן התא הפרופורציונלי, ולקיחה בחשבון את זמן תנועת האלקטרונים לתיל, תאפשר לחשב את מרחק החלקיק הטעון מן התיל. בכך ניתן להגדיל בצורה משמעותית את דיוק חישוב מסלולו של החלקיק, ועל עקרון זה מתבססת פעולתו של תא הסחף. משום כך עיצובו זהה לעיצוב התא הפרופורצונלי, למעט המרחק בין חוטי החשמל, אשר גדול יותר בתא הסחף.
בפעולתו, תא הסחף מאפס את האיבוד באנרגיה הנגרם מהתנגשויות של החלקיקים עם חלקיקי הגז, על ידי האצת החלקיקים באמצעות שדה חשמלי אנרגטי.
שני תאי סחף הממוקמים בניצב אחד לשני, כאשר שניהם ממוקמים בניצב לקרן החלקיקים הנכנסים אליהם, מאפשרים גילוי יותר מדויק של מיקום החלקיק הטעון. הוספת חיישן מרחק נוסף, אשר יגיב לחלקיקים טעונים, תאפשר את מציאת המיקום התלת-ממדי של החלקיק. במקרה זה גם מהירות החלקיק יכולה להיות מחושבת, על ידי הפרש הזמן במעבר החלקיק בחלקי הגלאי השונים. מבנה זה למעשה הוא תא הקרנת זמן (באנגלית: TPC - Time Projection Chamber).
מאיץ הדרונים ליניארי
מאיצי ההדרונים הליניארים (CERN Hadron Linacs) הם מאיצי חלקיקים ליניארים, אשר מאיצים אלומות חלקיקים (לרוב הדרונים) ממנוחה, ובכך מהווים את השלב הראשון בהאצת החלקיקים במערך המאיצים של המרכז לחקר פיזיקת החלקיקים CERN ומהווים מקור חלקיקים למאיצים המעגלים הבאים במערך.
מאיץ חלקיקים ליניארי הוא סוג של מאיץ חלקיקים אשר מאיץ יונים או פרוטונים למהירות גבוהה. פעולה זאת נעשית על ידי העברת החלקיקים דרך סדרה של מוליכים אשר טעונים לסירוגין במטען חיובי ושלילי, כך שהמוליכים מאחוריהם דוחפים את החלקיקים והמוליכים לפניהם מושכים אותם ובכך החלקיקים מואצים. נוסף על כך, מגנטים ארבע- קוטביים פועלים על מנת לרכז את אלומת החלקיקים יחד כך שיעברו כמקשה אחת דרך המוליכים.
Linac 1.
המאיץ הקווי הראשון של סרן והוא תוכנן בראשית שנות החמישים כדי לשמש כמקור חלקיקים מואצים לסינכרונטרון פרוטון (PS). התכנית המקורית של מאיץ זה תוכננה על מאיץ דומה שב- AERE באנגליה. האצת אלומות החלקיקים הראשונה שלו התרחשה ב-1958. בשנת 1959 המאיץ כבר פעל במלואו הצליח לראשונה להביא את הפרוטונים לאנרגיה של 50 MeV אשר עברו מסביב ל-PS.
משנה זו החלה התפתחות מהירה ואינטנסיבית ושיפור מתמיד של מאיץ זה. התפתחות זו הגיעה לשיאה בשנת 1978 כאשר ניתן היה להגיע לזרם פרוטון מרבי של 70 mA באורכי פולס של 100μs . משנת 1972 ואילך, המאיץ הליניארי 1 לא העביר את הפרוטונים ישר לפרוטון סינכרונטרון (PS) אלא לפרוטון סינכרונטרון בוסטר (PSB). ה- PSB נבנה כדי לאפשר לקרני הפרוטונים להגיע לאנרגיות גבוהות יותר כבר לפני כניסתם ל PS .
Linac 1 היה הספק היחידי של פרוטונים למאיצי הסינכרוטרון של סרן עד linac 2 החליף אותו עליו בשנת 1978. לאחר ש Linac2 החליף את Linac1 בהאצת הפרוטונים בשנת 1978,Linac1 המשיך לשמש כמעין מבחן אמין לפיתוחים חדשים. שימוש זה כלל בדיקה ויישום של תדר רדיו ריבוע כמאיץ הראשוני, וכך החליף בשנת 1984 את הגנרטור Cockcroft–Walton generator המקורי. יתר על כן, פותחו דרכים ליצור ולהאיץ חלקיקי α, אטומי H− ודאוטריום. אטומי H− שימשו כקרני ניסוי ל LEAR . החל מסוף 1986 ואילך, Linac1 שימש גם להאצת יוני חמצן וגופרית.
בשנת 1992 הפסיקו את פעולתו של Linac1.
Linac 2.
בשנת 1963 הוחלט לבנות מאיץ ליניארי חדש מאחר שהמאיץ Linac1 לא הצליח לעמוד בקצב ההתקדמות הטכנית של המכונות האחרות במתחם המאיץ של .CERN בשנת 1978 החליף Linac2 את Linac1 כמקור העיקרי של קרני פרוטון.
מאיץ ליניארי 2 (Linac 2) הוא נקודת המוצא לפרוטונים המשמשים בניסויים ב- .CERN
מקור הפרוטון הוא בקבוק גז מימן בקצה אחד של Linac 2. המימן מועבר דרך שדה חשמלי כדי לנתק את האלקטרונים של אטומי המימן ובכך להשאיר רק את הגרעין שלהם, שהוא פרוטונים, שיכנסו למאיץ. כשהם מגיעים לקצה השני, הפרוטונים הגיעו לאנרגיה של 50 MeV ולפי תורת היחסות של איינשטיין מסתם גדלה ב־5%.. לאחר מכן הם נכנסים למגבר Proton Synchrotron Booster, השלב הבא בשרשרת המאיץ ש CERN אשר לוקח אותם לאנרגיה גבוהה יותר.
אלומות הפרוטונים מוקרנות מבקבוק המימן עד 100 מיקרו-שניות לדופק. הפולסים חוזרים שוב ושוב עד לייצור מספיק של פרוטונים.
Linac 3.
linac 3 נבנה בתוך המנהרה של לשעבר, לאחר שהוזמן ב 1994. הוא נבנה במיוחד כדי להאיץ יונים כבדים, לאחר שניסוים עם linac 1 ודרישה גוברת מהקהילה המדעית הציעו לבנות חדש אשר יוקדש למטרה זו. החלקיקים המואצים בו הם בעיקר יוני עופרת, המסופקים לניסויי ה LHC, ה- PSB וניסויי יעד קבוע ב SPS ובטבעת היונים באנרגיה נמוכה (LEIR) . לצורך הזמנות, גם יוני חמצן הואצו.
המאיצים הקווים ב- CERN החליפו תפקידים במהלך השנים. לאחר שנבנה Linac2, Linac1 שימש למסירת יונים לניסויים בסופר פרוטון סינכרונטרון. בקרוב היה לחץ לספק יונים כבדים יותר לחקר פלזמה של קווארקים וגלואונים, ולכן הוקם Linac3 הייעודי. זה התחיל בשנת 1994, וסיפק יונים למאיץ Proton Synchrotron Booster) PSB). כעת הוא מזריק יוני עופרת לטבעת היון הנמוכה, שמכינה אותם להזרקה ל- LHC.
Linac3 משתמש בכ־500 מיליגרם של עופרת לשבועיים של ניתוח. במקור החלקיקים ובזמן ההאצה דרך Linac3, אלקטרונים מורחקים. בסופו של דבר, כל האלקטרונים מוסרים והעופרת הופכת לגרעינים חשופים, שקל יותר להאיץ מאשר יונים שלמים.
Linac3 צפוי להיות בשימוש עד לפחות 2022.
Linac 4.
Linac4 הוא מאיץ ליניארי עתידי שכרגע נמצא בהזמנה. ה- Linac4 נועד להגביר יוני מימן שליליים לאנרגיות גבוהות. הוא אמור להפוך למקור האצת הפרוטון עבור ה- LHC בשנים 20–201920.
המכונה החדשה כוללת מקור H-ion וארבעה סוגים של מבנה מואץ: החלקיקים מואצים בכמה שלבים, תחילה ל־3 MeV על ידי תדר רדיו ריבועי (RFQ), ואז ל־50 MeV על ידי linacs tube drift) DTLs), לאחר מכן ל־100 MeV על ידי צינורות סחף מצמידים-חלל (CCDTLs), ולבסוף ל־160 MeV על ידי מבני .Pi-mode) PIMS) החומרה של Linac 4 כוללת גם ציוד שנקרא קו מסוק. תפקידו לחתוך את האלומה באותה תדר כמו זו של ה- PS Booster.
היונים מורחקים משני האלקטרונים שלהם במהלך ההזרקה מ- Linac 4 במאיץ הפרוטון סינכרונטרון כדי להשאיר רק פרוטונים. זה מאפשר ליותר חלקיקים להצטבר בסינכרונטרון, מפשט את ההזרקה, מפחית את אובדן האלומה בהזרקה ומעניק קרן מבריקה יותר.
אורך Linac4 הוא 86 מטר ונמצא 12 מטרים מתחת לאדמה. קרניים החלו להיות מיוצרות בשנת 2013 ואנרגיית ציון הדרך של 160 MeV הושגה בשנת 2016, לאחר הזמנת כל המבנים המואצים. במהלך הכיבוי הארוך שתוכנן לשנים 20–2019, הוא יחליף את Linac2, שמאיץ כיום פרוטונים ל־50 MeV. ה- Linac4 הוא מרכיב מרכזי בפרויקט להגדלת הזוהר של ה- LHC בעשור הבא.
בריוני אומגה
בריוני אומגה הם משפחה של הדרונים תת-אטומים (בריונים) המיוצגים על ידי הסמל Ω (האות אומגה ביוונית). בריוני אומגה יכולים להיות בעלי מטען נייטרלי או בעלי מטען יסודי +2, +1 או −1. בריונים אלה הם בריונים שלא מכילים קווארקים למעלה או למטה כלל. בריוני אומגה המכילים קווארקים עליונים לא צפויים להימצא לפי המודל הסטנדרטי, הסיבה לכך היא שהמודל הסטנדרטי צופה כי אורך החיים הממוצע של הקווארקים העליונים יהיה בערך 5x10⁻²⁵ שניות, כמות זמן זו קטנה בהרבה מכמות הזמן הדרושה לאינטראקציות החזקות, ולכן קווארקים אלה לא יצרו הדרונים בכלל ובריוני אומגה בפרט.
בריון האומגה הראשון שנצפה היה ⁻Ω, אשר עשוי משלושה הקווארקים מוזרים, בשנת 1964. הגילוי היה ניצחון גדול במחקר תהליכי הקווארק, מכיוון שהוא נמצא רק לאחר שקיומו, המסתו והתפרקו, שוערו בשנת 1961 על ידי הפיזיקאי האמריקאי מארי גל-מאן, ובאופן בלתי תלוי, על ידי הפיזיקאי הישראלי יובל נאמן.
חוץ מה⁻Ω, חלקיק אומגה מוקסם (Ωºc) התגלה, בו קווארק מוזר אחד הוחלף על ידי קווארק קסם. ה⁻Ω מתפרק רק באמצעות האינטראקציה החלשה ולכן יש אורך חיים ארוך יחסית.
מאחר שבבריוני אומגה אין קוורקי מעלה או מטה, לכולם יש איזוספין 0.
סופר פרוטון-אנטי פרוטון סינכרוטרון
מאיץ הסופר פרוטון-אנטיפרוטון סינכרוטרון (באנגלית: SppS – Super Proton Antiproton Synchrotron, ידוע גם בשם Proton-Antiproton Collider) היה מאיץ חלקיקים, אשר הופעל ב-CERN מ-1981 עד 1991. על מנת שיתפקד כמאיץ התנגשויות פרוטון-אנטיפרוטון על הסופר פרוטון סינכרוטרון (SPS) בוצעו התאמות ששינו אותו מסינכרוטרון אלומה אחת למאיץ המאפשר התנגשויות בין שתי אלומות.