טבעת היונים באנרגיה נמוכה

טבעת היונים באנרגיה נמוכה (LEIR) היא מאיץ חלקיקים מעגלי מסוג סינכרוטרון, והוא חלק ממערך מאיצי החלקיקים הנמצאים במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים – CERN (נהגה:סֶרְן), הממוקם על גבול שווייץ-צרפת, ממערב לעיר ז'נבה.

מטרות 
טבעת היונים באנרגיה נמוכה היא מאיץ חלקיקים מעגלי מסוג סינכרוטרון. במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים החלקיקים המואצים הם פרוטונים או יוני עופרת, בהתאם לניסוי הנערך במקום. מאיץ זה הוא חלק משרשרת מאיצים המחבר בין המאיץ הליניארי Linac 3 והמאיץ פרוטון-סינכרוטרון (PS), כאשר בסופו של דבר יונים אלו יועברו למאיץ החלקיקים הגדול LHC (Large Hadron Collider). מטרותיו העיקריות הן הגברת האנרגיה של החלקיקים הנעים בו ועיבוי הצפיפות שלהם (תהליך הנקרא בשפה המקצועית "קירור").

עקרון הפעולה 
בטבעת היונים באנרגיה נמוכה 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.

בטבעת היונים באנרגיה נמוכה, החלקיקים המואצים נעים בקבוצות. קבוצות אלו מורכבות מהחלקיקים המגיעים אל מאיץ זה מהמאיץ הליניארי – Linac 3, אשר מפצל אותה לארבע קבוצות. כל קבוצה כוללת כ-2.2x10^8 חלקיקים אשר מואצים. בזמן האצת החלקיקים רמת האנרגיה שלהם עולה מ-4.2 מגה אלקטרון-וולט ל-72 מגה אלקטרון-וולט לפני העברתם ל״תחנת המעבר״ במאיץ PS. כל שתי קבוצות כאלו מואצות תוך 2.5 שניות אל ה-LHC אשר פועל עם 592 קבוצות של חלקיקים. לטבעת היונים באנרגיה נמוכה לוקח כ-10 דקות למלא בשלמותו את ה-LHC במספר החלקיקים לה הוא זקוק.

היסטוריה 

בעבר שימשה מכונה זו כטבעת האנטי-פרוטונים באנרגיה נמוכה (LEAR); מתקן שמטרתו להאט ולשמש כתחנת מעבר של אנטי-פרוטונים כדי להעביר אותם בשעת הצורך לניסויים אחרים, אך בשנים האחרונות הומרה מכונה זו לטבעת היונים באנרגיה נמוכה. ריצתו האחרונה של ה-LEAR התקיימה ב-1996. הרעיון של שימוש המאיץ כטבעת היונים באנרגיה נמוכה הוצע לראשונה בשנת 1993, אך המעבר מהניסוי הקודם למאיץ החדש החל בשנת 2003. הבנייה המחודשת נמשכה מעט יותר משנתיים, עד להסמכתו באוקטובר 2005 ובדיקתו במשך 4 חודשים. בסתיו 2006 הוא הוסמך מחדש לתפעול כחלק ממערך המאיצים במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים. החל מנובמבר 2010 טבעת היונים באנרגיה נמוכה החלה בפעולתה המלאה – הספקת יוני העופרת למאיץ החלקיקים הגדול LHC עבור התנגשויות היונים הראשונות שלו.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים 

מאיצי חלקיקים