Кіріспе
Стэнфорд университетінің SLAC ұлттық жеделдеткіш зертханасы – ғылыми-зерттеу орталығы, бастапқыда Стэнфорд сызықтық жеделдеткіш орталығы деп аталған. Бұл АҚШ-тың Калифорния штатындағы Менло Паркте орналасқан, федералды қаржыландырылатын ғылыми-зерттеу және даму орталығы. 1962 жылы құрылған зертхананы қазір АҚШ Энергетика министрлігі демеушілік етеді және Стэнфорд университеті басқарады. Зертхана Стэнфорд сызықтық жеделдеткішінің орналасқан жері болып табылады – 1966 жылы салынған, 3,2 километрлік (2 миль) сызықтық жеделдеткіш, электронды 50 ГэВ энергияға дейін үдетуге қабілетті. Бүгінде SLAC-тың зерттеулері атомдық және қатты дене физикасы, химия, биология және медицина салаларында жүргізіледі. Зерттеулерде синхротрон сәулеленуінен алынған рентген сәулелері мен еркін электронды лазер, сондай-ақ элементар бөлшектер физикасы, астробөлшектер физикасы және космология бойынша тәжірибелік және теориялық зерттеулер қолданылады. Зертхананың жұмысы АҚШ Энергетика министрлігінің Ғылым басқармасының бағдарламалық басшылығымен жүзеге асырылады.
SLAC National Accelerator Laboratory, originally named the Stanford Linear Accelerator Center, is a federally funded research and development center in Menlo Park, California, United States. Founded in 1962, the laboratory is now sponsored by the United States Department of Energy and administrated by Stanford University. It is the site of the Stanford Linear Accelerator, a 3.2 kilometer (2 mile) linear accelerator constructed in 1966 that could accelerate electrons to energies of 50 GeV. Today SLAC research centers on a broad program in atomic and solid state physics, chemistry, biology, and medicine using X rays from synchrotron radiation and a free electron laser as well as experimental and theoretical research in elementary particle physics, astroparticle physics, and cosmology. The laboratory is under the programmatic direction of the United States Department of Energy Office of Science.
Жеделдетуші
Негізгі үдемелі құрылғы – 50 ГэВ-қа дейін электрондар мен позитрондарды үдетуге арналған радиожиілікті (RF) сызықтық үдемелі құрылғы болды. Бір ұзақ уақыт бойы бұл үдемелі құрылғы әлемдегі ең ұзын сызықтық үдемелі құрылғы болып саналды және "дүниедегі ең түзу нысан" деп аталып келді. 2017 жылы Еуропалық рентгендік еркін электронды лазері іске қосылғанға дейін осылай еді. Негізгі үдемелі құрылғы 9,14 метр тереңдікте жерге көмілген және 280 тас жолының астынан өтеді. Сәуле бойындағы жер үстіндегі клайстрон галереясы, 1999 жылы LIGO жобасының екі интерферометрі аяқталғанға дейін АҚШ-тағы ең ұзын ғимарат болып есептелді. Оны әуеден оңай тануға болады және авиациялық карталарда көрініс нүктесі ретінде көрсетілген. Алғашқы сызықтық үдемелі құрылғының бір бөлігі қазір Линак когерентті жарық көзінің құрамына кіреді.
Стенфордтың сызықтық коллайдері
Стенфордтың сызықтық коллайдері – СЛАК-та электрондар мен позитрондарды шағылыстыратын сызықтық үдеткіш. Орталық массалық энергиясы шамамен 90 ГэВ-қа тең болды, бұл коллайдер зерттеуге арналған Z бозонының массасына сай келеді. Бітіруші студент Баррет Д. Милликен 1989 жылғы 12 сәуірде Mark II детекторынан алынған күнгі компьютерлік деректерді зерделеу барысында алғашқы Z оқиғасын анықтады. Деректердің көп бөлігі 1991 жылы қолданысқа енген SLAC үлкен детекторы арқылы жиналды. 1989 жылы жұмысын бастаған ЦЕРН-дегі Үлкен электрон-позитрон коллайдерінің артында қалғанмен, SLC-дегі жоғары поляризацияланған электрондық сәуле (шамамен 80%) Z бозонының b кваркімен байланысындағы паритет бұзу сияқты ерекше өлшемдерді жүргізуге мүмкіндік берді. Қазіргі таңдағыда машинаның оңтүстік және солтүстік доғаларына сәуле жіберілмейді, бұл соңғы фокусқа алып келеді, сондықтан бұл бөлім сәулелерді ауыстыру станциясынан PEP2 бөліміне бағыттау үшін уақытша тоқтатылды.
SLAC ірі детекторы
SLAC ірі детекторы (SLD) Стэнфорд сызықтық коллайдерінің басты детекторы болды. Ол негізінен үдеткіштің электрондары мен позитрондарының соқтығысуынан туындаған Z бозондарын анықтау үшін құрастырылған. 1991 жылы салынған SLD 1992 жылдан 1998 жылға дейін қызмет етті.
ПЭП
PEP (Позитрон-электрон жобасы) 1980 жылы 29 ГэВ-қа дейінгі орталық массалық энергиясымен жұмыс істей бастады. Өзінің ең жоғары деңгейінде PEP бес ірі бөлшектік детектор және тағы бір кіші детекторды пайдаланды. Шамамен 300 зерттеуші PEP-ті қолданды. PEP 1990 жылы жұмысын тоқтатты, ал PEP II құрылысын 1994 жылы бастады.
PEP-II
1999 жылдан 2008 жылға дейін сызықтық үдемелілендірушінің басты мақсаты PEP II үдемелілендірушіге – екі сақтау сақинасы бар электрон-позитрон коллайдеріне электрондар мен позитрондарды жіберу болды. PEP II зарядтық паритет симметриясын зерттеген B Factory эксперименттерінің бірі – BaBar экспериментіне орталық болды.
Стенфорд синхротрондық сәулелену жарық көзі
Стенфорд синхротронды сәулеленудің жарық көзі (SSRL) – SLAC кампусында орналасқан синхротронды сәулеленуді пайдаланушыларға арналған ғимарат. Бастапқыда бөлшектер физикасы үшін салынған, ол J/ψ мезонының ашылуына қатысқан тәжірибелерде қолданылды. Қазіргі таңдағыда ол материалтану және биология салаларындағы зерттеулер үшін ғана қолданылады, онда сақталған электронды сәуледен шығатын жоғары қарқынды синхротронды сәулелену молекулалардың құрылымын зерттеуге мүмкіндік береді. 1990 жылдардың басында осы сақтау сақинасы үшін тәуелсіз электронды инжектор салынды, бұл оған негізгі сызықтық үдеткіштен тәуелсіз жұмыс істеуге мүмкіндік берді.
Ферми гамма-сәулелік ғарыш телескобы
SLAC 2008 жылдың тамызында ұшырылған Ферми гамма сәулелері ғарыш телескобының миссиясы мен жұмысында маңызды рөл атқарады. Бұл миссияның басты ғылыми мақсаттары: AGN, пульсарлар және SNRs-дегі бөлшектерді үдету механизмдерін түсіну. Гамма сәулелері аспанын қарастыру: белгісіз көздерді және тараған сәуле шығаруды анықтау. Гамма сәулелерінің жарылыстары мен уақытша құбылыстардың жоғары энергиядағы қасиеттерін зерттеу. Қара материяны және фундаментальды физиканы зерттеу.
To understand the mechanisms of particle acceleration in AGNs, pulsars, and SNRs. To resolve the gamma ray sky: unidentified sources and diffuse emission. To determine the high energy behavior of gamma ray bursts and transients. To probe dark matter and fundamental physics.
KIPAC
Кавли бөлшектер астрофизикасы және космология институты (KIPAC) Станфорд кампусының негізгі бөлігінен басқа, СЛАК аумағында да орналасқан.
ПУЛС
Стэнфорд ПУЛСИ институты (PULSE) – Стэнфордтың тәуелсіз зертханасы, SLAC орталық зертханасында орналасқан. PULSE 2005 жылы Стэнфорд университетінің бастамасымен, Стэнфорд факультеті мен SLAC ғалымдарына LCLS-те ультражылдам рентгендік зерттеулерді дамытуға көмектесу мақсатында құрылды. PULSE зерттеу жарияланымдарын осы жерден қарауға болады.
LCLS
Linac Coherent Light Source (LCLS) – SLAC-та орналасқан еркін электронды лазерлік кешен. LCLS – SLAC-тегі түпнұсқалық сызықтық үдеткіштің соңғы 1/3 бөлігін қайта жаңарту арқылы құрылған және ғылыми зерттеулердің көптеген салалары үшін өте қарқынды рентген сәулеленуін қамтамасыз етеді. Алғашқы лазерлік сәулелену 2009 жылдың сәуір айында тіркелді. Лазер қатты рентген сәулелерін шығарады, олар дәстүрлі синхротрон көздерінен 109 есе артық жарық береді және әлемдегі ең қуатты рентген сәулесінің көзі болып табылады. LCLS жаңа эксперименттер жүргізуге және қолданыстағы эксперименттік әдістерді жетілдіруге мүмкіндік береді. Көбінесе рентген сәулелері үлгілерді жоюға дейін заттардың атомдық деңгейдегі «суреттерін» түсіру үшін қолданылады. Лазердің толқын ұзындығы 6,2-ден 0,13 нм-ге дейін (200-ден 9500 электрон вольтқа дейін (eV)) атомның енімен шамалас келеді, бұл бұрын қол жеткізбеген өте толық ақпаратты ұсынады. Сонымен қатар, лазер фемтосекундтармен, яғни секундының миллионнан миллиард бөлігімен өлшенетін «тездікпен» суреттерді түсіре алады, себебі сәуленің қарқындылығы көбінесе үлгінің фемтосекунд уақыт аралығында жарылуына жеткілікті түрде жоғары болады.
БӨЛІК
2012 жылы SLAC LINAC-тың алғашқы екі бөлігінің үштен екісі (~2 км) жаңа пайдаланушыларға арналған жаңа құрылғы – Advanced Accelerator Experimental Tests (FACET) үшін қайта іске қосылды. Бұл құрылғы қысқа шоғыр ұзындығы және кішкентай нүктелік өлшемдері бар 20 ГэВ, 3 нКл электрондық (және позитрондық) сәулелерді жеткізуге қабілетті, бұл сәуле арқылы басқарылатын плазмалық үдету зерттеулері үшін өте қолайлы. 2016 жылы LCLS II құрылысын жүргізу үшін құрылғы жұмысын тоқтатты, ол SLAC LINAC-тың алғашқы үштен бірін пайдаланады. FACET II жобасы 2019 жылы сәуле арқылы басқарылатын плазмалық үдету зерттеулерін жалғастыру үшін LINAC-тың ортаңғы үштен бірінде электрондық және позитрондық сәулелерді қайта орнатуды жоспарлап отыр.
NLCTA
Next Linear Collider Test Accelerator (NLCTA) - бұл 60-120 МэВ жоғары жарықтығы бар электронды сәулелі сызықтық үдеткіш, ол жаңа сәуле манипуляциялау және үдету техникалары бойынша эксперименттер үшін пайдаланылады. Ол SLAC-тың B соңғы станциясында орналасқан. Қатысты ғылыми жарияланымдар тізімін мына жерден қарауға болады.
Теориялық физика
SLAC сонымен қатар элементарлық бөлшектер физикасы саласында теориялық зерттеулер жүргізеді, оның ішінде кванттық өріс теориясы, коллайдер физикасы, астробөлшектер физикасы және бөлшектер феноменологиясы салаларында.
Басқа ашылулар
SLAC сонымен қатар klystron, жоғары қуатты микротолқынды күшейткіш түтігін әзірлеуде маңызды рөл атқарды. Плазмалық үдету саласындағы белсенді зерттеулер жүргізілуде, соңғы жетістіктерінің мысалы – метрлік үдеткіште 42 ГеВ электрондардың энергиясын екі есеге арттыру. SLAC алаңында Палеопарадоксия қаңқасы табылды, оның қаңқасын Бризвейдегі шағын мұражайда көруге болады. SSRL нысаны Архимед палимпсестіндегі жасырын мәтінді анықтау үшін қолданылды. Синхротрон сәулеленуінің жарық көзінен шыққан рентген сәулелері бастапқы сиядағы темірдің жарқырауына себеп болды, бұл зерттеушілерге христиан монахы жойып жіберген түпнұсқа құжатты фотоға түсіруге мүмкіндік берді.