Sincrotrón de gradiente alterno

El Sincrotrón de Gradiente Alterno ( AGS ) es un acelerador de partículas ubicado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en Long Island , Nueva York , Estados Unidos.

El Sincrotrón de Gradiente Alterno se construyó sobre la base del innovador concepto del gradiente alterno, o principio de enfoque intenso , desarrollado por físicos de Brookhaven. Este nuevo concepto en el diseño de aceleradores permitió a los científicos acelerar protones a energías hasta entonces inalcanzables. El AGS se convirtió en el acelerador más avanzado del mundo al alcanzar su energía de diseño de 33 mil millones de electronvoltios (GeV) el 29 de julio de 1960.

Hasta 1968, el AGS fue el acelerador de mayor energía del mundo, ligeramente superior a su máquina hermana de 28 GeV, el Sincrotrón de Protones del CERN , el laboratorio europeo de física de altas energías. Si bien los aceleradores del siglo XXI pueden alcanzar energías del orden de los billones de electronvoltios, el AGS le valió a los investigadores tres Premios Nobel y hoy sirve como inyector para el Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​de Brookhaven ; sigue siendo el acelerador de protones de alta energía de mayor intensidad del mundo.

El AGS Booster , construido en 1991, amplía aún más las capacidades del AGS, permitiéndole acelerar haces de protones más intensos e iones pesados ​​como el oro . El acelerador lineal de partículas (LINAC) de Brookhaven proporciona 200 millones de electronvoltios (MeV) de protones al AGS Booster, y la Fuente de Iones de Haz de Electrones (EBIS) y los aceleradores Van de Graaff en Tándem proporcionan otros iones al AGS Booster. El AGS Booster acelera estas partículas para su inyección en el AGS. El AGS Booster también proporciona haces de partículas al Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA .

Cada vez era más evidente que, para seguir avanzando en la física nuclear de alta energía mediante experimentos con partículas aceleradas artificialmente, era necesario encontrar un nuevo principio que redujera el coste por GeV. Afortunadamente para el CERN, justo cuando se estaba considerando la construcción de una máquina europea, se descubrió este nuevo principio. El problema era bastante sencillo. Se podría construir una máquina más barata si se redujeran las amplitudes de las oscilaciones libres y forzadas de las partículas aceleradas, de modo que se pudiera disminuir el tamaño de la cámara de vacío y la sección transversal del anillo magnético. La forma más sencilla de reducir la amplitud de las oscilaciones libres es aumentar la frecuencia incrementando la fuerza restauradora, y aunque esto es fácil de lograr en la dirección vertical aumentando el gradiente del campo magnético, la condición de estabilidad horizontal se incumple si n supera la unidad.

El nuevo principio descubierto por Christofilos y Courant , Livingston y Snyder aumenta la frecuencia de las oscilaciones betatrónicas alternando el signo del gradiente del campo magnético. La estructura del imán ya no es uniforme alrededor del anillo con un gradiente constante, sino que se divide en sectores cuyo gradiente es alternativamente positivo y negativo. ^{[ 1 ]}

El trabajo realizado en el acelerador dio lugar a tres premios Nobel de Física :

• 1976: Samuel CC Ting descubrió la parte J del J /ψ y el quark encanto .
• 1980: James Cronin y Val Fitch descubrieron la violación de CP experimentando con kaones .
• 1988: Leon Lederman , Melvin Schwartz y Jack Steinberger descubrieron el neutrino muónico .

• Enfoque fuerte (también conocido como enfoque de gradiente alterno, una idea pionera en este acelerador)

• Abraham Pais (1988). Rumbo al interior: de la materia y las fuerzas en el mundo físico . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-851997-3.

• Página web del sincrotrón de gradiente alterno del Laboratorio Nacional de Brookhaven
• Beth, RA; Lasky, C. (1958). "El sincrotrón de gradiente alterno de Brookhaven: la construcción de una máquina de investigación nuclear masiva requiere ideas, hombres y métodos de muchos campos". Science . 128 (3336): 1393– 1401. doi : 10.1126/science.128.3336.1393 . PMID 17797589 .