Spin flipper opad protoner

Protoner snurrer. Det er en iboende egenskab, der kan påvirke eksperimenter med acceleratorer, der bruger stråler af protoner. Alligevel kunne vende proton -spins tilbyde indsigt i atomfysiske eksperimenter, der studerer universets første øjeblikke i laboratorieindstillinger. En ny "spin flipper" magnetkonstruktion vender effektivt spinretningen af ​​protoner, der cirkulerer i Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Disse flips ændrer partikelens spin med 97 procent effektivitet uden at ændre andre stråleegenskaber. Denne vending er afgørende for at eliminere systematiske fejl, der kan være forårsaget af protoner, der har en rotationsretning gennem et eksperiment.

Ved at kollidere partikler med deres spins justeret i en given retning, videnskabsmænd kan pirre detaljer om, hvordan protoners byggesten (kvarker og gluoner) bidrager til spin - en egenskab, der gør magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) mulig. Sådanne atomfysiske eksperimenter, der er afhængige af protonkollisioner, behov for at måle virkningerne forårsaget af partiklernes spin præcist. For at udelukke fejl, som en given justering kan forårsage, forskere skal jævnligt vende spin-retningen under eksperimenterne. De nye spin -flipper -magneter gør dette effektivt. De vil også gøre det muligt rutinemæssigt at få stråleparametre, der er afgørende for en mere stabil og optimeret drift af protonkollideren.

Spinnet af højenergiprotonstråler er stærkt koblet til deres kredsløbsretning:en en-graders baneudbøjning vil også dreje centrifugeringen af ​​en 255 milliarder elektron-volt (GeV) proton med 490 grader, eller mere end en fuld rotation. For at opretholde polariserede stråler ved disse energier kræver det brug af to specialiserede magnetsystemer kendt som sibiriske slanger og ekstremt nøjagtig kontrol af strålens kredsløb. Den nye spin -flipper består af fire jævnstrømsmagneter og fem vekselstrømsmagneter, der er omhyggeligt arrangeret for fuldstændigt at lokalisere kredsløbets afbøjninger til inden i spin -flipperen uden at forstyrre strålekontrollen i resten af ​​RHIC. Dette gør det muligt at vende omdrejningerne uden også at forårsage depolarisering. Ud over, nye optikfunktioner i RHIC reducerer spredningen af ​​spinprecessionsfrekvensen meget væsentligt. Sammen, disse enheder har opnået spin-flipping-effektivitet på 97 procent ved både 24- og 255-GeV protonenergier. Disse resultater viser, at den ni-magnetiske spin-flipper vil fungere til polariserede protonforsøg ved RHIC. Den samme fremgangsmåde kan være anvendelig ved en mulig fremtidig polariseret elektronionkollider.