SELECT

Tevatron

di Arven Stein 06—Ott—2011 / 12:48 PM

Il Tevatron è un acceleratore di particelle presente al Fermilab di Batavia, Illinois. E’ il secondo acceleratore di particelle al mondo per importanza, superato solo da LHC del Cern di Ginevra capace di raggiungere i 7 TeV(10^12 eV), rispetto all’1 Tev del Tevatron.

E’ un sincrotrone, dunque è circolare e ciclico, in questo tipo particolare di acceleratori il campo magnetico che permette alle particelle di circolare ed il campo elettrico che le accelera sono accuratamente sincronizzati con il fascio di particelle.

Un po’ di storia

L’acceleratore è stato completato nel 1983 ad un costo di 120 milioni di dollari (265 milioni in dollari attuali) ed è stato sempre aggiornato regolarmente, la modifica più importante è stata l’iniettore principale costruito dal 1994 in 5 anni al costo di 290 milioni (639 ora).
Nel 1995 il rilevatore CDF in collaborazione con l'Esperimento DØ hanno annunciato la scoperta del Quark Top particella fondamentale per il modello standard di cui è stata calcolata la massa nel 2007 fino all’1% di precisione.
Nel 2006 invece il CDF ha misurato per la prima volta un’oscillazione del Mesone B esistente in precedenza solo in teoria. Nello stesso anno è riuscito anche ad osservare due nuovi tipi di Barioni Sigma. Inoltre negli anni successivi sono invece stati osservati direttamente dei Barioni Xi e dei Barioni Omega
.

Funzionamento

L’accelerazione avviene mediante vari stadi.
Il generatore Generatore Cockroft-Walton o moltiplicatore di voltaggio che converte corrente elettrica alternata o continua a basso voltaggio in corrente continua ad alto voltaggio a 750 keV (10^3 eV) ionizza dell’idrogeno gassoso e accelera gli ioni positivi così creati utilizzando un potenziale elettrico.

Gli ioni passano poi attraverso il Linac (Acceleratore di particelle lineare) che li accelera fino a 400 meV(10^6 eV) utilizzando campi elettrici oscillanti. Successivamente attraversano una lamina di carbonio che rimuove gli elettroni e permette ai protoni rimasti di entrare nel Booster, che è un piccolo acceleratore circolare, che ciascun protone percorre fino a 20.000 volte per raggiungere un’energia di circa 8 GeV(10^9 eV).

Dal booster le particelle passano nel iniettore principale costruito per eseguire vari compiti: può accelerare protoni fino a 150 GeV, può produrre protoni a 120 GeV impiegati nella creazione di antiprotoni, che si ottengono facendo collidere i protoni con un bersaglio di nickel, e può inviare entrambi i tipi di particelle nel Tevatron.

Nel Tevatron vero e proprio le particelle sono accelerate fino a 980 GeV. I protoni e gli antiprotoni, accelerati in direzioni opposte, si scontrano a 1,96 TeV in corrispondenza dei rilevatori CDF e DØ. 774 magneti superconduttori di una lega di Niobio-Titanio raffreddati nell’elio liquido mantengono le particelle lungo il percorso stabilito attraverso un campo magnetico di 4,2 Tesla.

Il sistema di raffreddamento è divenuto l’impianto criogenico operante alla temperatura più bassa, dal momento del suo completamento (avvenuto nel 1978), e mantiene le spire dei magneti allo stato superconduttivo, che permette di consumare solo 1/3 della potenza richiesta a temperature ordinarie.

Chiusura

Purtroppo per mancanza di fondi il 30 settembre chiuderà la sua lunga carriera dopo 28 anni di attività. L’intero progetto aveva un costo annuo compreso tra i 30 e i 50 milioni di dollari, dunque il Dipartimento dell’Energia statunitense ha deciso di reinvestire tali soldi in altri progetti. Negli ultimi tempi il Tevatron (così chiamato appunto per l’1 TeV che raggiunge) è stato spesso messo a confronto del LHC di Ginevra, confronto che ovviamente non ha potuto reggere. Inutile dire che comunque il Tevatron è stato un importante passo per la ricerca sperimentale e ha permesso di osservare importante particelle soltanto teorizzate in precedenza.
Con la chiusura di questo colosso si chiude praticamente l’era della grande fisica americana in campo sperimentale.