פרוטון-סינכרוטרון (PS)

הפרוטון-סינכרוטרון (PS) הוא מאיץ חלקיקים מעגלי מסוג סינכרוטרון. מאיץ זה הוא הוותיק ביותר במרכז המחקר CERN, והוא מהווה מרכיב מרכזי בתהליך האצת החלקיקים. הפרוטון-סינכרוטרון מאיץ פרוטונים המועברים אליו על ידי הפרוטון-סינכרוטרון בוסטר (Proton Synchrotron Booster). בנוסף, הפרוטון סינכרוטרון מאיץ יונים כבדים מה-LIER (טבעת היונים באנרגיה נמוכה).

במהלך ההיסטוריה שלו, ראה הפרוטון-סינכרוטרון חלקיקים שונים רבים, אשר לרוב העבירם ישירות למאיצים בהם האנרגיה של החלקיקים המואצים גבוהה יותר.

המאיץ 
בפרוטון-סינכרוטרון חלקיקים בעלי מטען חשמלי מואצים באמצעות שדות חשמליים ומגנטיים משתנים. השדות החשמליים הפועלים על החלקיקים גורמים לשינוי גודל המהירותם, והשדות המגנטיים גורמים לשינוי כיוונם. ככל שמהירות החלקיקים גדלה, על השדה המגנטי לגדול בהתאם. השינוי בשדה מתבצע בסנכרון, מכאן מגיע השם סינכוטרון. מטרת השדה החשמלי היא לפצות על האנרגיה "הנאבדת" במהלך האצתם כתוצאה מקרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מהם הנקראת קרינה סינכוטרונית.

היקפו של הפרוטון-סינכרוטרון הוא כ-628 מטרים, והוא מאיץ חלקיקים לאנרגיה של כ-25Gev. לפרוטון-סינכרוטרון יש 277 אלקטרומגנטים קונבנציונליים (בטמפרטורת החדר), הכוללים 100 דיפולים אשר מעקמים את אלומת החלקיקים מסביב לטבעת. בשנים מאוחרות יותר, האיץ הפרוטון-סינכרוטרון חלקיקים נוספים למעט פרוטונים, כגון חלקיקי אלפא מואצים, חמצן, אלקטרונים, פוזיטרונים, אנטיפרוטונים, ועוד.

היסטוריה 
הפרוטון סינכרוטרון הוצע לראשונה במאי 1951 על ידי קבוצת המומחים בCERN, ושאף להיות "הסינכרוטרון הגדול ביותר עד כה". שיטה חדשה שפותחה באותה תקופה בשם "מיקוד גרדיאנט משתנה", איפשרה מיקוד רב של אלומת הפרוטונים במאיץ. השימוש בשיטה זו קיצץ את עלויות הבנייה באופן משמעותי, ואיפשר את בנייתו המוזלת של המאיץ.

הפרוטון-סינכרוטרון הופעל לראשונה ב-24 בנובמבר 1959, ולמשך תקופה קצרה הוא היה מאיץ החלקיקים בעל האנרגיה הגבוהה ביותר בעולם. הפרוטון-סינכרוטרון היה הסינכרוטרון הראשון במתחם CERN, ובתקופתו היה "מאיץ הדגל" של CERN.

מאוחר יותר בשנות ה-70, נבנו מאיצים חדשים, ותפקידו העיקרי של הפרוטון-סינכרוטרון היה "לספק חלקיקים" למכונות החדשות. ניתן לראות דוגמה לכך בתא-הבועות ״גרגמל״ (Gargamelle), אשר עבורו סיפק את קרן הניטרינו. ניסוי זה הוביל לגילוי הזרם הנייטרלי של הכוח הגרעיני החלש ב-1974, שמאחר יותר הובן כבוזון Z. 

במהלך השנים, המאיץ עבר שינויים ושדרוגים רבים, ועוצמת אלומת הפרוטונים שלו גדלה פי אלף. בתחילת הפעלתו לניסויים ב-1960, הפרוטון-סינכרוטרון סיפק  פרוטונים בכל פעימה, וכיום הוא מספק  פרוטונים בפעימה. הרכיבים המשמעותיים היחידים שנותרו מן ההתקנה המקורית שלו לפני כ-50 שנים הם מגנטי הכיפוף והמבנים.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים 

מאיצי חלקיקים