Fermilab fornisce l'ultimo componente per indagare al meglio su processi biologici e chimici

 

 Il Fermilab fornisce il componente finale dell'acceleratore di particelle superconduttori per il laser più potente del mondo                                                                                                                                   Oggi, il Fermilab del Dipartimento dell'Energia ha spedito il suo componente superconduttore finale per il nuovo acceleratore di particelle per Linac Coherent Light Source II, o LCLS-II, presso lo SLAC National Accelerator Laboratory del DOE. Il criomodulo, componente principale dell'acceleratore lineare, è l'ultimo richiesto per il progetto LCLS-II, che una volta completato sarà il laser a raggi X più luminoso del mondo. “Questo è ciò a cui lavoriamo da sei anni. Dal 2014, il nostro team,- ha affermato Rich Stanek, capo del team senior di LCLS-II- Fermilab ha progettato, costruito, testato e fornito i criomoduli superconduttori ad alte prestazioni che costituiranno questa macchina di scoperta all'avanguardia . L'invio di oggi è il vincolo del nostro impegno di contributo. Siamo onorati di far parte di LCLS-II, sfruttando la nostra esperienza nella tecnologia di accelerazione dei superconduttori per alimentare il fascio di particelle per un laser a raggi X di livello mondiale. Tutti coloro che sono collegati al progetto LCLS-II dovrebbero essere molto orgogliosi dei loro risultati ".                                      Un aggiornamento dell'LCLS di SLAC, che è stato il primo laser a elettroni liberi a raggi X duri al mondo, LCLS-II fornirà un passo da gigante in termini di capacità. Emetterà l'incredibile cifra di 1 milione di impulsi di raggi X al secondo, rispetto ai 120 impulsi al secondo di LCLS. Armati di questi raggi di luce a fuoco rapido, gli scienziati che utilizzano LCLS-II saranno in grado di esaminare processi biologici e chimici microscopici in tempo reale e con dettagli estremi.                                                                                                           

L'acceleratore di particelle che fornisce gli elettroni ad alta energia per il laser LCLS-II sarà composto da 37 criomoduli, il più lungo dei quali è di 12 metri di lunghezza. Allineati da un capo all'altro come automobili in un treno, formano una specie di pista per il fascio di elettroni mentre aumenta di energia. diciotto dei criomoduli provengono dal Fermilab e diciannove provengono dal Jefferson Lab del Dipartimento dell'Energia. Entrambi i laboratori hanno fornito ricambi aggiuntivi.

Il criomodulo del Fermilab è lungo 12 metri e inizierà il trasporto verso SLAC il 19 marzo 2021.

Una volta che il fascio di elettroni esce dai criomoduli, viene fatto muovere rapidamente da un lato all'altro attraverso una serie di ondulatori, emettendo raggi X a zig-zag. I nuovi ondulatori sono stati progettati e costruiti dal Lawrence Berkeley National Laboratory e dall'Argonne National Laboratory del DOE. La Cornell University sta anche contribuendo con componenti per LCLS-II.                                                                                  L'installazione del crio-modulo LCLS-II dovrebbe essere completata questa primavera e l'LCLS-II inizierà la messa in servizio nel 2022 non appena il crioplante LCLS-II sarà commissionato. LCLS-II è supportato dal Department of Energy Office of Science. "La progettazione e la costruzione dei criomoduli LCLS-II ,- ha affermato Norbert Holtkamp, vicedirettore di SLAC e direttore del progetto LCLS-II - è stata un esempio di vera collaborazione interistituzionale, riunendo le competenze e le capacità di tre laboratori nazionali nell'accelerazione delle particelle, nella scienza della superconduttività e nella scienza dei fotoni. Non vediamo l'ora di dare il benvenuto allo SLAC al criomodulo finale".                                                                                                                                             Ogni criomodulo contiene otto cavità acceleratrici superconduttive, strutture cave che assomigliano a giganteschi fili metallici di perle. Quando il fascio di particelle attraversa una cavità dopo l'altra, raccoglie energia. I criomoduli, di circa un metro di diametro, ospitano le cavità e ne consentono il raffreddamento a circa 2 kelvin, mantenendo le temperature necessarie che abilitano la superconduttività delle cavità.                                                             Negli ultimi due decenni, Fermilab ha sviluppato il suo programma di radiofrequenza superconduttrice, o SRF, che ha permesso al Fermilab di partecipare alla progettazione, costruzione e collaudo dei componenti dell'acceleratore all'avanguardia di LCLS-II.                   "Siamo orgogliosi di essere un partner chiave nella costruzione di questa nuova e rivoluzionaria fonte di luce,- ha affermato Alex Romanenko, Chief Technology Officer di Fermilab- e negli ultimi due decenni, gli investimenti del DOE nella fisica delle alte energie hanno consentito al Fermilab di far avanzare notevolmente la ricerca e lo sviluppo. Inoltre, sviluppare il suo programma SRF, portando a importanti scoperte nell'efficienza delle cavità SRF, grazie a scoperte come il doping con azoto e metodi di raffreddamento rapido per la riduzione campi magnetici intrappolati. Questi miglioramenti hanno contribuito ai criomoduli leader a livello mondiale di LCLS-II ". Il design del criomodulo LCLS-II SRF è una modifica di un tipo sviluppato presso il laboratorio DESY in Germania. L'ulteriore ricerca e sviluppo del Fermilab nell'area della preparazione di superfici superconduttrici ha ottenuto prestazioni da record dalle cavità dell'acceleratore, rendendole altamente efficienti dal punto di vista energetico durante l'accelerazione del fascio. Sono già in corso lavori sulla prossima generazione di criomoduli per un futuro aggiornamento ad alta energia a LCLS-II.

I tecnici del Fermilab preparano il criomodulo per il trasporto eseguendo i controlli finali sulla strumentazione. 

"Fermilab e la leadership di Jefferson Lab in SRF li hanno resi i partner perfetti per impegnarsi nella progettazione e costruzione dell'acceleratore LCLS-II", ha affermato Hanley Lee, direttore federale del progetto, il vicedirettore del DOE Bay Area Site Office. “Il nuovo laser a raggi X di SLAC non sarebbe la macchina avanzata senza questi criomoduli all'avanguardia. LCLS-II sarà uno strumento di scoperta senza precedenti, che farà luce sui processi nascosti in natura che potrebbero contenere le chiavi per migliorare la nostra salute, l'ambiente e la sicurezza. Non potremmo costruirlo senza la vasta esperienza dei ricercatori dell'ampia gamma di campi che si sono riuniti come parte di questo straordinario progetto ".Il direttore del Fermilab Nigel Lockyer concorda sul fatto che, per il successo dei criomoduli LCLS-II, la collaborazione è stata fondamentale. Il progetto LCLS-II -ha detto Lockyer- è una meravigliosa partnership dei punti di forza dei laboratori DOE. Sfruttando la scienza e la tecnologia degli acceleratori sviluppate al Fermilab per indagare gli elementi costitutivi di base della materia, ora la applichiamo a LCLS-II in modo da poter esplorare un nuovo territorio scientifico. LCLS-II è una testimonianza dello sforzo scientifico cooperativo ".

Ulteriori informazioni sui criomoduli e sul progetto LCLS-II .                                   Fermilab è il principale laboratorio nazionale americano per la fisica delle particelle e la ricerca sugli acceleratori. Un US Department of Energy Office di laboratorio Scienza, Fermilab si trova vicino a Chicago, Illinois, e gestito con contratto dal Fermi Research Alliance LLC, una partnership tra l'Università di Chicago e l'Università Research Association, il sito web di Inc. Visita il Fermilab a www .fnal.gov e seguici su Twitter su @Fermilab . Fermilab è supportato dall'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. L'Office of Science è il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti e sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per ulteriori informazioni, visitare energy.gov/science .