CTF3

CTF3 ( CLIC Test Facility 3 ) fue una instalación de acelerador de electrones construida en el CERN con el objetivo de demostrar los conceptos clave del acelerador Compact Linear Collider . ^{[ 1 ]} La instalación constaba de dos líneas de haz de electrones para imitar las funcionalidades del haz impulsor y el haz principal de CLIC . La instalación cesó su funcionamiento en diciembre de 2016, ^{[ 2 ]} y una de sus líneas de haz se ha convertido en la nueva instalación CERN Linear Electron Accelerator for Research (CLEAR). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

La instalación utilizó los antiguos activos del complejo acelerador LEP Pre-Injector (LPI). LPI se utilizaba principalmente para inyectar electrones y positrones en el complejo acelerador del CERN, para ser entregados finalmente al Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP). Tras el cierre del LEP en 2000, LPI dejó de proporcionar haces a los experimentos (LPI proporcionaba haces directamente a algunos experimentos independientes del LEP) en abril de 2001. Entonces se comenzó a trabajar en la conversión de la instalación LPI para su uso en el CTF3. La conversión se realizó por etapas, y la primera etapa (la llamada fase preliminar) comenzó con la puesta en marcha del acelerador en septiembre de 2001. ^{[ 5 ]} En los años siguientes, LPI se transformó en CTF3.

Esta página ofrece una descripción general de la instalación, con referencias a su programa experimental principal. En el Informe de Diseño de la instalación se puede encontrar información más detallada. ^{[ 1 ]}

La instalación implementó y demostró la viabilidad de una versión a escala del haz de impulso CLIC : se generó un  haz de electrones de 1,2 μs de duración (agrupado a 1,5 GHz y con una corriente media de 4 A) y se aceleró hasta ~135 MeV en un LINAC de ~80 m de longitud utilizando estructuras aceleradoras totalmente cargadas alimentadas por pulsos de RF de ~40 MW y 3 GHz. ^{[ 6 ]} El haz pasó luego por una versión simplificada del complejo de recombinación del haz de impulso (DBRC): un sistema compuesto por un bucle de retardo y un anillo combinador permitió recombinar diferentes partes del haz entrante para finalmente producir un tren de grupos de 140 ns de duración a 12 GHz y con una corriente media de hasta 28 A.     

Se generó un segundo haz de electrones de menor intensidad (unos pocos haces de aproximadamente 100 pC/haz), llamado Haz de Sonda, y se aceleró hasta 200 MeV en el inyector denominado "Concepto de Acelerador Linéario para la Fase de Electrones Sonda" (CALIFES). ^{[ 7 ]} El propósito principal del Haz de Sonda era emular el haz principal de colisión de CLIC.

Los dos haces de electrones producidos en CTF3 se utilizaron para demostrar el concepto de aceleración de dos haces en el Módulo de Dos Haces instalado en el área experimental CLEX: el haz impulsor se desaceleró en estructuras especiales de extracción y transferencia de potencia (PETS), y la potencia producida se utilizó para acelerar el haz de sonda con gradientes de hasta ~145  MeV/m. ^{[ 8 ]}

Las instalaciones sirvieron como banco de pruebas para otras actividades de I+D relacionadas con CLIC , por ejemplo:

• Efecto de la carga del haz sobre la tasa de ruptura de RF . ^{[ 9 ]}
• Estudios sobre la eficiencia de desaceleración del haz impulsor. ^{[ 10 ]}
• Estabilización de fase del haz impulsor mediante un novedoso sistema de prealimentación . ^{[ 11 ]}

En diciembre de 2016, mientras CTF3 finalizaba su funcionamiento, se decidió transformar el haz de sonda en una nueva instalación de I+D de propósito general bajo el nombre de Acelerador Lineal de Electrones del CERN para la Investigación, o CLEAR. ^{[ 3 ] [ 4 ]} La instalación se inauguró en agosto de 2017 ^{[ 12 ]} y funcionará, por ahora, hasta finales de 2030.

Gracias a su facilidad de operación y versatilidad, el haz de sonda se utilizó también para actividades no directamente relacionadas con CLIC . Esto despertó el interés de varias comunidades y se organizó un taller para discutir la posible reutilización de dicha línea de haz . ^{[ 13 ] [ 4 ]}

CLEAR continúa proporcionando capacidades de prueba para la tecnología de aceleradores de banda X , incluido CLIC , pero también permite explorar conceptos novedosos como la aceleración de plasma y la producción de radiación THz . Además, proporciona capacidades de irradiación de electrones a las comunidades espacial y médica. ^{[ 14 ]}