M2 Síncrotron e Anel de Armazenamento

Tópico

Um síncrotron é uma máquina circular onde as partículas fazem muitas passagens repetidas através do mesmo conjunto de ímãs e cavidades de radiofrequência descrito na seção Fundamentos, ganhando energia em pequenos incrementos a cada passagem. Ao contrário de um cíclotron — uma máquina circular mais antiga onde o raio orbital aumenta com a energia — em um síncrotron, o raio permanece fixo: à medida que a energia da partícula aumenta, o campo dos ímãs dipolo aumenta sincronicamente para mantê-la na mesma trajetória circular, daí o nome da máquina. Esse processo de aumento gradual do campo magnético juntamente com a energia do feixe é chamado de rampa, e sua duração depende do tamanho da máquina e da rapidez com que seus ímãs podem responder sem gerar correntes parasitas ou, no caso de ímãs supercondutores, sem correr o risco de perda da supercondutividade, que a seção Fundamentos já identificou como seu ponto fraco. Uma vez que a máquina atinge sua energia operacional nominal, ela pode funcionar no modo de anel de armazenamento: o feixe simplesmente circula de forma estável por um período prolongado, enquanto experimentos utilizam esse feixe circulante para colidi-lo com outro feixe, para extraí-lo em direção a um alvo fixo ou para aproveitar a radiação síncrotron que ele emite continuamente. Manter um feixe circulando de forma estável por horas, e não apenas pela breve duração de uma aceleração, depende criticamente da qualidade do vácuo descrita na seção Fundamentos, da correção precisa da óptica do feixe e de manter o número de onda do betatron longe das ressonâncias perigosas já mencionadas. Portanto, este módulo, que começa com uma rampa que aumenta a energia gradualmente, termina com o mesmo anel mantendo, em sua energia final, um equilíbrio que depende de tudo o que foi descrito na seção Fundamentos.

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