Το σύμπλεγμα του PS: ο τροφοδότης των μεγάλων επιταχυντών

Το σύγχροτρο πρωτονίων (PS) είναι ο παλαιότερος και πιο περίπλοκος επιταχυντής του CERN. Το PS ολοκληρώθηκε στα 1959 και έκτοτε λειτουργεί συνεχώς. Με διάμετρο 200 μέτρα και τελική ενέργεια 28 GeV, αποτελούσε κάποτε τον ισχυρότερο επιταχυντή του κόσμου.

Εκτοτε το PS τροποποιήθηκε αρκετά και προσαρμόσθηκε στο αυξανόμενης περιπλοκότητας σύστημα επιταχυντών του CERN. Σήμερα, το σύμπλεγμα Ps μπορεί να επιταχύνει όλα τα σταθερά και ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια, πρωτόνια), τα αντι-σωματίδια τους (ποζιτρόνια, αντι-πρωτόνια) και διαφορετικά είδη βαρέων ιόντων (οξυγόνου, θείου, ή ακόμη και μολύβδου).

Αυτά τα σωματίδια παράγονται από πηγές ιόντων: τα πρωτόνια αποκτώνται από αέριο υδρογόνου χρησιμοποιώντας ένα "δυοπλάσματρο", τα ηλεκτρόνια αποσπώνται από τις επιφάνειες μετάλλων με "πυροβόλα ήλεκτρονίων" και από τις στοιβάδες ηλεκτρονίων των ατόμων μολύβδου με πηγές "συντονισμού ηλεκτρονίου κυκλότρου (ECR)".

Γραμμικός επιταχυντής Το πρώτο στάδιο επιτάχυνσης πραγματοποιείται σε γραμμικό επιταχυντή (Linac). Κάθε είδος σωματιδίων διαθέτει το δικό του στάδιο επιτάχυνσης. Αυτό σιμβαίνει λόγω των διαφορετικών μαζών τους - ένα ιόν μολύβδου είναι περίπου 200 φορές βαρύτερο από ένα πρωτόνιο, και σχεδόν 400.000 φορές βαρύτερο από ένα ηλεκτρόνιο. Οι τελικές ενέργειες είναι 500 MeV για τα ηλεκτρόνια, 50 MeV για τα πρωτόνια και 4,2 MeV/νουκλεόνιο για ιόντα μολύβδου (Mb).

Για δέσμες πρωτονίων και βαρέων ιόντων ακολουθεί ένας "προωθητής" συγχρότρου ενέργειας 1,0 GeV ώστε να αυξηθεί η ενέργεια που προηγείται της έγχυσης στον PS. Τα ηλεκτρόνια αρχικά αποθηκεύονται και επιταχύνονται περαιτέρω στον δακτύλιο του "συσσωρευτή ηλεκτρονίων - ποζιτρονίων (EPA)". Τα αντι-ηλεκτρόνια (ποζιτρόνια) παράγονται σε συγκρούσεις μιας δέσμης ηλεκτρονίων με στόχο βαρέως μετάλλου και κατόπιν αποθηκεύονται και επιταχύνονται επίσης στον EPA.