TRIUMF - TRIUMF

Souřadnice : 49 ° 14'52 "N 123 ° 13'50" W / 49,247772 ° N 123,230596 ° W / 49.247792; -123,230596

TRIUMF
TRIUMF
Formace 1968
Účel Výzkum a vývoj
Umístění
Souřadnice 49 ° 14'52 "N 123 ° 13'50" W / 49,247772 ° N 123,230596 ° W / 49.247792; -123,230596
Region obsluhován
Celosvětově
Personál
~ 500
webová stránka www .triumf .ca

TRIUMF je kanadské národní centrum urychlovačů částic . Je považována za přední kanadskou fyzikální laboratoř a je trvale považována za jedno z předních světových center výzkumu subatomární fyziky. Vlastní a provozuje ho konsorcium univerzit a nachází se v jižním kampusu jednoho ze svých zakládajících členů, University of British Columbia ve Vancouveru , British Columbia . Je v něm umístěn největší cyklotron na světě , zdroj protonů 520 MeV, který byl v roce 2010 pojmenován jako IEEE Milestone . Jeho aktivity zaměřené na urychlovače zahrnují částicovou fyziku, jadernou fyziku, nukleární medicínu , materiálovou vědu a vývoj detektorů a urychlovačů.

Na místě pracuje více než 500 vědců, inženýrů, techniků, obchodníků, administrativních pracovníků, postdoktorandů a studentů. Každoročně přiláká více než 1000 národních a mezinárodních výzkumných pracovníků a za poslední desetiletí generovalo ekonomickou aktivitu více než 1 miliardu dolarů.

Při rozvíjení výzkumných priorit společnosti TRIUMF se fyzici sídlící v zařízení a na univerzitě řídí dlouhodobým plánem subatomární fyziky Rady pro přírodní vědy a inženýrský výzkum (NSERC). TRIUMF má také více než 50 mezinárodních dohod o společném výzkumu.

Asteroid 14959 TRIUMF je pojmenován na počest laboratoře.

Dějiny

Společnost TRIUMF byla založena v roce 1968 Univerzitou Simona Frasera , Univerzitou Britské Kolumbie a Univerzitou ve Victorii, aby splnila potřeby výzkumu, které nemohla poskytnout žádná jediná univerzita. Původní zkratka, založená na TRI University Meson Facility , se již nepoužívá a odráží její současný stav jako konsorcium 19 členských a přidružených univerzit v celé Kanadě .

VSTUP TRIUMF

Od svého vzniku jako místního univerzitního zařízení se vyvinul v národní laboratoř při zachování silných vazeb na výzkumné programy kanadských univerzit. Související studijní obory se rozšířily z jaderné fyziky o fyziku částic, molekulární a materiálovou vědu, nukleární medicínu a výzkum a vývoj urychlovačů.

Cyklotron 520 MeV společnosti TRIUMF byl oficiálně uveden do provozu 9. února 1976 Pierrem Trudeauem , 15. ministerským předsedou Kanady , který řekl: „Nevím, co je to cyklotron, ale jsem určitě velmi šťastný, že jej Kanada má.“

Než byl Riken SRC (supravodivý prstencový cyklotron) postaven, byl TRIUMF největším světovým cyklotronem z hlediska hmotnosti a poloměru paprsku nebo magnetického pole. Riken SRC je nyní těžší než cyklotron TRIUMF, ale TRIUMF má největší poloměr paprsku a největší vakuovou nádrž. Magnetické pole Riken pokrývá poloměr 3,5 m až 5,5 m s maximálním poloměrem paprsku asi 5 metrů (200 palců), zatímco pole TRIUMF jde od 0 do asi 320 palců s maximálním poloměrem paprsku 310 palců, protože vyžaduje nižší magnetické pole ke snížení odizolování EM.

Ředitelé laboratoří

TRIUMF má osm ředitelů své činnosti:

Historická časová osa

1965 - BC jaderní fyzici se dohodli na mezonovém zařízení

1968 - John Warren se stal prvním ředitelem společnosti TRIUMF

1969 - TRIUMF pořádá slavnostní zahájení

1970 -Průlomový obřad

1971 - Zahájení montáže cyklotronu, Reginald Richardson se stává ředitelem společnosti TRIUMF

1974 - Cyclotron vyrábí svůj první paprsek

1975 - Zahájen program protonové vědy, první polarizovaný protonový paprsek, první μSR experiment na TRIUMF

1976 - oficiální zasvěcení Pierra Elliota Trudeaua, Dr. Erich Vogt se stává důstojníkem Řádu Kanady, Jack Sample ředitelem společnosti TRIUMF

1977 -V provozu spektrometr MRS se středním rozlišením, první Ph.D s paprsky TRIUMF

1978 -Zahájena analýza aktivace neutronů, dohoda AECL/Nordion o výrobě lékařských izotopů, první výroba jódu-123 na Beamline 4A pro distribuci v Kanadě

1979 - První nový pion/muonový paprsek M13, zahájen program terapie rakoviny pionů

1980 - Zahájena stavba PET kamery (2. v Kanadě), TPC postaven pro studium vzácných decasů (1. použit v experimentu)

1981 - Zahájeny studie KAON Factory, Erich Vogt se stává ředitelem společnosti TRIUMF

1982 - Instalován izotopový potrubí do nemocnice UBC, dokončení programu NP a PP, AECL Commercial Products dodává první izotopy od společnosti TRIUMF

1983 -PET věnovaný královnou, první komerční cyklotron na místě, první on-line studie separace izotopů (ISOL)

1985 -První účelově vybudovaný povrchový mionový kanál, společnost NSERC financuje paprsek HERA v laboratoři DESY v Německu

1986 - Příspěvek k 50 MeV paprsku společnosti HERA jménem Kanady

1987 - Yamasaki udělil císařskou medaili (citováno μSR), zařízení TISOL produkuje první radioaktivní paprsek, University of Manitoba a Université de Montréal se stávají přidruženými členy, TRIUMF se stává kanadským národním mezonovým zařízením

1988 -EBCO vyrobilo prvních 30 MeV lékařských cyklotronů, financovala studii definice projektu KAON Factory, University of Toronto se stává přidruženým členem

1989 - NRC přidává k mandátu TRIUMF Tech Transfer, University of Regina se stává přidruženým členem

1990 -nainstalován TR-30, začíná návrh ISACI (akcelerátor izotopů)

1991 - Buckyballs studovány μSR, druhý ramenní spektrometr SASP dokončen

1992 - Rob Kiefl získal Herzbergovu medaili za studie MuSR, TISOL Red Giant 12 C (α, γ)

1993 -U TRIUMF, TR-13, nainstalován lékařský cyklotron, začíná zachycování atomů

1994 - Alan Astbury se stal ředitelem zapojení společností TRIUMF, ATLAS a LHC v CERN

1995 - Zahájena léčba očního melanomu, TRINAT nejprve zachycuje atomy, HERMES detektorové komponenty k HERA, začíná komerční testování radiačního efektu s protony

1996 - Schválena konstrukce centrální drátěné komory BaBar

1997 -Zahájena civilní výstavba ISAC-I, schváleno TWIST, začíná zapojení SNO, navržen experiment DRAGON

1998 -První paprsek z ISAC-I, Carleton University a Queens University se stal přidruženými členy, dodána centrální drátěná komora BaBar, NSERC financuje DRAGON

1999 -Zařízení ISOL s největším proudem protonového svazku na světě (izotop online), celoživotní měření 37-K na ISAC, TRIUMF se stává kanadskou národní laboratoří pro částicovou a jadernou fyziku

2000 -Carleton University se stává řádným členem, McMaster University se stává přidruženým členem, schváleno ISAC-II, ISAC-I zrychluje první stabilní paprsek, CSI oceněn za nový PET , 8π spektrometr přesunut do TRIUMF

2001 -ISAC poprvé zrychlil vzácné izotopy, první ISAC-I PRL, TUDA a DRAGON do provozu

2002 - Počáteční financování TIGRESS, začíná vývoj TITAN

2003 -University of Guelph se stává přidruženým členem, otevřena budova ISAC-II, magnety LHC dodány do Ženevy, Švýcarsko, první CPU ATLAS úrovně 1 obdrženy

2004 -Univerzita v Torontu se stává řádným členem, Univerzita svaté Marie se stává přidruženým členem, Seaborg Award Donovi Flemingovi za průkopnickou práci v muoniu, poloměr náboje měřeno 11 Li, začíná spolupráce T2K s J-PARC, Synergy Award za spolupráci mezi TRIUMF a Nordion

2005 - 100. pacient léčený pro oční melanom, TUDA 21 Na (ρ, ρ ') 21 Na publikovaných výsledků, Jean-Michel Poutissou uděluje čestné legie (Francie), první výsledky mionovým rozpadu zkroucené experimentu

2006 - Zveřejněny výsledky DRAGON 26 Al (ρ, γ) 27 Si

2007 -Université de Montréal se stává řádným členem, Synergy Award za spolupráci mezi TRIUMF a D-PACE, Nigel Lockyer se stává ředitelem TRIUMF, prvního experimentu ISAC-II 11 Li (ρ, t) 9 Li měření s MAYA, hmotnostní měření 11 Li (nejkratší a nejlehčí iont, jaký byl kdy měřen v Penningově pasti)

2008 - Měření TUDA 18 F (ρ, α) 15 O, TRIUMF tvoří AAPS (Advanced Applied Physics Solutions) s CECR Partnerství pro výzkum a vývoj s VECC Laboratory, Kalkata, Indie začíná, Měření hmotnosti 6 He (dosud nejlehčí)

2009 -TIGRESS plně funkční, nová radio-chemická výzkumná a vývojová iniciativa Nordion/TRIUMF, TWIST získává konečné výsledky o rozpadu mionů, dokončena aktualizace paprsku M9

2010 - Zahájen projekt ARIEL (Advanced Rare IsotopE Laboratory), první aktinidový cíl v ISAC

2011 - TRIUMF vytváří světový rekord v produkci izotopů

2015 -Multidisciplinární konsorcium vedené společností TRIUMF získává kanadskou cenu NSERC Brockhouse Canada za interdisciplinární výzkum v oblasti vědy a techniky za vynikající spolupráci při realizaci řešení pro bezpečnou a spolehlivou produkci kritického lékařského izotopu technecia-99m pomocí cyklotronů. Konsorcium zahrnuje odborníky na fyziku , chemii a nukleární medicínu ze společností TRIUMF, BC Cancer Agency , Center for Probe Development and Commercialization (CPDC), Lawson Health Research Institute a University of British Columbia

2018 -TRIUMF slaví dvousté výročí, 50 let provozu od získání prvního financování.

Kanadští univerzitní partneři

Společnost TRIUMF vlastní a provozuje jako společný podnik konsorcium 21 univerzit, včetně 14 řádných a 7 přidružených členů. Mezi členské univerzity patří University of Alberta , University of British Columbia , Carleton University , University of Guelph , University of Manitoba , Université de Montréal , Simon Fraser University , Queen's University , University of Toronto , University of Victoria , University of Waterloo and York University . Přidružené univerzity se skládají z University of Calgary , McMaster University , University of Northern British Columbia , University of Regina , McGill University , Saint Mary's University , Université de Sherbrooke , University of Winnipeg a Western University .

Organizační struktura

TRIUMF je rozdělen do čtyř divizí, které se zaměřují na různé aspekty výzkumu a provozu:

  • Accelerator Division , který je zodpovědný za provoz, údržbu a modernizace požadovaných pro všechny 520 MeV cyklotronu, ISAC, a TR-13 zařízení. Je také zodpovědný za návrh, konstrukci a uvedení do provozu budoucích akcelerátorů na místě a poskytuje podporu pro projekty externích akcelerátorů.
  • Technické oddělení, zodpovědné za strojírenství, designu a výroby mechanických, strukturální a elektronických součástek a elektrických a mechanických opravách a údržbě webových stránek.
  • Divize fyzikálních věd odpovědná za plánování experimentů schválených Výborem pro hodnocení experimentů (EEC) a za návrh, instalaci, provoz a údržbu komponent, systémů a subsystémů pro všechny experimentální operace v místě. Je také zodpovědný za koordinaci podpory infrastruktury pro externí programy.
  • Divize Life Sciences , zodpovědná za podporu projektů schválených Výborem pro hodnocení projektů Life Science Projects (LSPEC), a poskytuje podporu pro spolupráci s Pacific Parkinson's Research Center (PPRC), BC Cancer Agency (BCCA), Nordion a dalšími univerzitními fakultami při výzkumu spoléhat na radiolokační přístroje od společnosti TRIUMF. Je také zodpovědný za návrh, instalaci, provoz a údržbu součástí, systémů a subsystémů zařízení na výrobu a zpracování radioizotopů pro značkovače, které mají být použity ve výzkumných projektech jak v TRIUMF, tak v jiných laboratořích. Součástí této divize je oddělení nukleární medicíny společnosti TRIUMF.

Ředitele , podporovaný zástupce ředitele pro výzkum a operací, má celkový dohled na:

  • Provozoven, správních orgánů, včetně účetnictví a finance, zdraví, životního prostředí a bezpečnosti, všeobecné správy a bezpečnosti, lidských zdrojů, zadávání veřejných zakázek, zabezpečování jakosti, strategické plánování, komunikace a dosah, a řízení dodavatelského řetězce
  • Skupina Applied Technology Group, složená z několika pracovních týmů včetně výroby izotopů, cyklotronových operací a technické podpory, se zaměřuje na výrobu radioaktivních izotopů pro použití v divizi lékařských izotopů společnosti BWX Technologies (dříve Nordion), které jsou nakonec nasazeny v vývoj léků a diagnostika a léčba nemocí.

Navíc Triumf Innovations (odkaz na webové stránky) je Triumf je komercializace rameno, spojující jeho laboratoře aktivity hmatatelné obchodní a komercionalizace příležitostí. Byla založena v roce 2017 a nahradila Advanced Applied Physics Solutions, Inc. (AAPS), předchozí entitu komercializace společnosti TRIUMF.

Experimenty

Protože společnost TRIUMF selektivně aplikovala své odborné znalosti na další oblasti výzkumu a na vytváření podnikatelských příležitostí, rozšířil se její hlavní program fyziky jader, částic a urychlovače tak, aby zahrnoval klíčové oblasti života, molekulární a materiálové vědy.

Hlavní linie cyklotronu a protonového paprsku

V srdci TRIUMF je cyklotron 520 MeV, který produkuje primární protonové paprsky. Na tyto paprsky se spoléhá velká část programu TRIUMF, včetně ISAC, programů Centra pro molekulární a materiálovou vědu v μSR a β-NMR a zařízení na úpravu protonů. Provoz hlavního cyklotrónu umožnil společnosti TRIUMF získat odborné znalosti k provozování tří lékařských cyklotronů pro společnost Nordion a lékařský cyklotron TR-13, který se používá k výrobě lékařských izotopů, a pomáhat společnostem využívat obchodní příležitosti pro prodej cyklotronů a dalších technologií urychlovačů .

Cyklotron 520 MeV

TRIUMF produkuje záporně nabité vodíkové ionty (H - : 1 proton, 2 elektrony) ze zdroje iontů. Ionty jsou transportovány evakuovanou elektrostatickou paprskovou linkou obsahující prvky, aby zaostřily a nasměrovaly paprsek přes 60 m na cyklotron. Cyklotron s proměnnou energií 520 MeV (milion elektronvoltů) zrychluje tyto ionty vysokofrekvenčním střídavým elektrickým polem a využívá masivní šestisektorový magnet, který svazuje paprsek ve vnější spirálové trajektorii. Vložením velmi tenkých grafitových extrakčních fólií se odstraní nebo odstraní elektrony z H - iontu a proton se nechá projít. Proton, protože jde o kladně nabitou částici, je v důsledku magnetického pole vychýlen směrem ven a je směrován do linie protonového paprsku.

Zrychlovací proces trvá přibližně 0,3 ms, než proton dosáhne tří čtvrtin rychlosti světla. Úspěch programů společnosti TRIUMF závisí na schopnosti spolehlivě dodávat protony z cyklotronu. Cyklotron, přestože je starý více než 35 let, má průměrnou dobu provozu delší než 90% (2000–2007), přičemž průměr za 15 let je těsně pod 90%. Obvykle je paprsek dodáván po dobu přibližně 5 000 hodin ročně s jednou hlavní (tři měsíce) a jednou menší (jeden měsíc) periodou údržby. Vlastnosti a schopnosti cyklotronového paprsku se v průběhu let zlepšovaly v důsledku upgradů systémů a základní infrastruktury poskytující magnetická a elektrická pole a RF rezonátory a vakuová nádoba budou sloužit společnosti TRIUMF ještě mnoho let.

Čtyři protonové paprsky

TRIUMF má čtyři nezávislé extrakční sondy s různými velikostmi fólií, které poskytují protony současně až pro čtyři paprskové linie. Vzhledem k vysoké energii protonového svazku, tyto Beamlines pomocí magnetické spíše než elektrostatické zaostřovací a řídící prvky.

Beamline 1A (BL1A)
může dodat 180 až 500 MeV protonů do dvou cílových systémů. Výkon paprsku se pohybuje od 50 do 75 kW. První cíl, T1, obsluhuje tři experimentální kanály. Druhý cíl, T2, obsluhuje dva experimentální kanály μSR. Za T2 je zařízení 500 MeV, které se používá k výrobě izotopů stroncia pro lékařské zobrazovací generátory a zařízení pro termální neutrony (TNF).
Beamline 1B
odděluje BL1 na okraji cyklotronového trezoru a poskytuje mezinárodním uživatelům Proton Irradiation Facility (PIF), který se používá pro radiační testování elektronických obvodů, například napodobování vesmírného záření pro testování počítačových čipů.
Beamline 2A (BL2A)
schopné poskytnout protonové paprsky 475 až 500 MeV o výkonu až 50 kW cílovému zařízení ISAC, které produkuje iontové paprsky vzácných izotopů pro řadu kanadských a mezinárodních experimentů.
Beamline 2C (BL2C)
používá se v programu protonové terapie k léčbě choroidálních melanomů (očních nádorů) a protonového ozařování za vzniku izotopů stroncia, které se chemicky zpracovávají a poté se používají pro generátory lékařského zobrazování. Tato paprsková čára má také flexibilitu pro poskytování protonů s nižší energií pro uživatele PIF. Energetický rozsah této linky je 70 až 120 MeV.
Beamline 4 North (BL4N)
(předpokládané dokončení 2017), bude nový paprsek 500 MeV používaný k navrhovanému rozšíření ISAC o specializovaný aktinidový cíl.

Zařízení ISAC a ARIEL pro paprsky vzácných izotopů

Zařízení ISAC a ARIEL (ve výstavbě) produkují a používají těžké iontové paprsky k výrobě izotopů s krátkou životností pro studium. Protonový paprsek z hlavního urychlovače se používá jako paprsek budiče na ISAC prostřednictvím paprsku BL2A ​​a jedné ze dvou cílových stanic ARIEL přes paprsek BL4N (ve výstavbě) k produkci paprsků exotických izotopů, které jsou dále urychlovány pomocí lineárních urychlovačů . Druhá cílová stanice v ARIEL používá elektronový paprsek z elinacu TRIUMF jako paprsek řidiče. Několik experimentů studuje vlastnosti a strukturu těchto exotických izotopů spolu s jejich nukleosyntézou . Mezi ISAC-I a ISAC-II lze dokončit mnoho experimentů.

Zařízení ISAC-I

V zařízení ISAC-I lze protony 500 MeV až do 100 μA nasměrovat na jeden ze dvou produkčních cílů za účelem produkce radioaktivních izotopů. Izotopy procházejí vyhřívanou trubicí ke zdroji, kde jsou ionizovány, urychlovány z vysokonapěťové platformy zdroje až na 60 kV a odesílány přes oddělovač hmoty k výběru iontového paprsku podle výběru. Paprsek je transportován v nízkoenergetickém paprskovém transportním (LEBT) elektrostatickém paprskovém vedení a odeslán pomocí rozvodny buď do experimentální oblasti s nízkou energií, nebo do řady struktur urychlujících pokojovou teplotu do střední energie ISAC-I experimentální oblast. Experimenty na ISAC-I zahrnují:

8π spektrometr

Mikroskop používaný ke zkoumání chování produkovaných atomových jader, které jsou shromažďovány ve středu 8pi, kde podléhají radioaktivnímu rozpadu. Hlavní součástí spektrometru 8π jsou detektory Hyper-pure Germanium používané k pozorování paprsků gama emitovaných z excitovaných stavů dceřiných jader. [1]

DRAK

Detector of Recoils And Gammas of Nuclear Reactions (DRAGON) je zařízení určené k měření rychlostí jaderných reakcí důležitých v astrofyzice, zejména reakcí nukleosyntézy, které se vyskytují ve výbušném prostředí nova, supernovy a rentgenových záblesků. [2]

Laserová spektroskopie

Experiment Collinear Fast-Beam Laser Spectroscopy (CFBS) ve společnosti TRIUMF je navržen tak, aby využíval vysokou intenzitu paprsku a produkci radioizotopů v zařízení ISAC společnosti TRIUMF a také moderní techniky chlazení paprsků iontových pastí za účelem měření hyperjemného energetické hladiny a posuny izotopů krátkodobých izotopů pomocí laserové spektroskopie. [3]

TITAN

Iontová past TRIUMF pro atomovou a jadernou vědu (TITAN) měří s vysokou přesností hmotnost izotopů s krátkou životností. Radioaktivní izotopy od ISAC jsou odesílány do TITAN, aby podstoupily chlazení, rozmnožování a odchyt. Celý proces probíhá asi za 10 milisekund, což umožňuje studovat radioaktivní izotopy s krátkými poločasy. [4]

TRINAT

TRINAT, past na neutrální atomy společnosti TRIUMF, drží shluk neutrálních atomů zavěšených na velmi malém prostoru ve vysokém vakuu, což umožňuje studium produktů rozpadu radioaktivních atomů. [5]

Zařízení ISAC-II

Paprsky vzácných izotopů produkované v zařízení ISAC-II jsou transportovány v elektrostatickém paprsku s nízkoenergetickým paprskovým transportem (LEBT) a odeslány pomocí rozvodny buď do experimentální oblasti s nízkou energií, nebo do řady prostorových teplot urychlujících struktur v experimentální oblasti střední energie ISAC-I. Pro dodávání vysokých energií je paprsek drift tube linac (DTL) odkloněn na sever podél přenosové linie ohybu S k supravodivému lineárnímu urychlovači ISAC-II (SC-linac) pro zrychlení nad Coulombovou bariérou (5–11 MeV/u ). Společnost TRIUMF začala vyvíjet technologii supravodivých urychlovačů v roce 2001 a nyní je lídrem v oboru s prokázaným akceleračním gradientem (při nízké beta) výrazně nad ostatními provozními zařízeními. Experimenty na ISAC-II zahrnují:

EMMA

ElectroMagnetic Mass Analyzer (EMMA) (datum dokončení 2016) je zpětný rázový hmotnostní spektrometr pro zařízení ISAC-II společnosti TRIUMF. ISAC-II poskytne mezinárodním vědcům studujícím jadernou strukturu a jadernou astrofyziku intenzivní paprsky radioaktivních iontů s hmotností až 150 atomových hmotnostních jednotek. Energie těchto paprsků bude záviset na konkrétních urychlovaných jádrech, ale typické nejvyšší rychlosti se budou pohybovat v rozmezí 10–20% rychlosti světla. [6]

HERACLES

Dříve známý jako pole Chalk River/Laval, HERACLES se skládá ze 150 detektorů scintilátorů pokrývajících téměř 4 pi. Byl použit ve více než tuctu experimentů za posledních deset let pro studie více fragmentace na středních energiích (10 až 100 MeV/A). [7]

TYGŘICE

TRIUMF-ISAC Gamma-Ray Escape Suppressed Spectrometer (TIGRESS) je nejmodernější nový spektrometr gama záření navržený pro široký program výzkumu jaderné fyziky se zrychlenými paprsky radioaktivních iontů poskytovanými supravodivým lineárním urychlovačem ISAC-II . [8]

ISAC-I/II

Níže uvedené experimenty využívají obě zařízení.

TUDA

Univerzální zařízení pro studium jaderných reakcí astrofyzikálního významu s detektory v pevné fázi . [9]

TAKTIKA

Ionizační komora s plnou trať rekonstrukce schopností pro studium reakcí astrofyzikální důležitosti. [10]

DSL

Zařízení Doppler Shift Lifetimes společnosti TRIUMF, což je experimentální zařízení pro měření životnosti excitovaných stavů jader. [11]

Kanadské datové centrum ATLAS úrovně 1

ATLAS experiment v Large Hadron Collider (LHC) v CERNu použitích srážkách protonů na nejvyšší energie, kdy dosáhl v laboratoři hledat Higgsův boson , částici centrální k současnému modelu, jak subatomární částice dosahují hmotnosti. ATLAS bude také hledat jevy „přesahující standardní model“ částicové fyziky, jako je supersymetrie , extra dimenze a kvarková kompozitnost. Detektor ATLAS bude pozorovat částice vycházející ze zhruba 900 milionů srážek protonů a protonů za sekundu, a přestože rychlá elektronika bude filtrovat události tak, že budou zaznamenány pouze ty, které budou pravděpodobně nejzajímavější, ATLAS vytvoří 3,5–5,0 petabajtů dat ročně (jeden petabajt je jeden milion gigabajtů). Kromě toho budou produkovány sekundární datové sady, které by mohly zdvojnásobit množství produkovaných dat.

Aby bylo možné analyzovat toto obrovské množství informací, CERN koordinuje mezinárodní síť velkých vysoce výkonných výpočetních center, která jsou propojena nástroji grid computing tak, aby fungovaly jako jeden obrovský systém. Tato síť se nazývá Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). Kanadské datové centrum úrovně 1, umístěné ve společnosti TRIUMF, spolupracuje s devíti dalšími centry ATLAS úrovně 1 na světě na zpracování surových dat vytvořených experimentem. Kromě toho jsou centra Tier-2 umístěná na univerzitách v Kanadě i v zahraničí využívána k dalšímu zpracování výsledků analýzy Tier-1 a extrahování průlomových výsledků fyziky z dat. Centra úrovně 2 budou také primárními místy pro počítačové simulace systému ATLAS, který je nedílnou součástí analýzy dat.

Centrum pro molekulární a materiálovou vědu

TRIUMF používá subatomární částice jako sondy struktury materiálů v Centru pro molekulární a materiálovou vědu (CMMS). Hlavními technikami jsou μSR a β-NMR.

μSR

TRIUMF využívá techniku ​​zvanou μSR, výkonnou sondu do materiálů, jako jsou polovodiče, magnety a supravodiče. Paprsky pozitivních mionů se vytvářejí tak, že se jejich otočení seřadí ve stejném směru. Když jsou tyto paprsky vystřeleny do materiálu, otočí se muony v precesi (viklají se jako vrchol) kolem místních magnetických polí v materiálu. Nestabilní miony se brzy rozpadají na pozitrony; protože tyto antielektrony mají tendenci být emitovány ve směru otáčení mionů, vědci μSR mohou zkoumat, jak vnitřní magnetická pole různých materiálů ovlivnila otáčení mionů pozorováním směrů, ve kterých jsou pozitrony emitovány.

p-NMR

P detekovaná NMR je exotická forma nukleární magnetické rezonance (NMR), ve které je signál precese jaderného spinu detekován prostřednictvím rozpadu beta radioaktivního jádra. Ústřední otázkou, kterou je třeba studovat, je, jak se místní elektronické a magnetické vlastnosti v blízkosti rozhraní nebo povrchu nových materiálů (např. Supravodič s vysokým Tc) liší od vlastností většiny.

Vývoj detektoru

Společnost TRIUMF využívá své odborné znalosti získané ve vývoji detektorů pro částicovou a jadernou fyziku ve spolupráci s kanadskými univerzitami k podpoře pokročilého vývoje detektorů, včetně molekulárních a materiálových věd a nukleární medicíny. Oddělení vědy a technologie společnosti TRIUMF navrhuje a staví kompletní detektorové systémy včetně mechaniky, služeb, přední elektroniky, digitálního zpracování signálu a získávání dat.

Laboratoře nukleární medicíny

Jádrem programu nukleární medicíny TRIUMF je pozitronová emisní tomografie nebo PET zobrazování, což je technika, při níž se malá množství radioaktivních jader známých jako radioizotopy kombinují s určitými bio-molekulami a vstřikují se do těla. Biomolekuly lze „dohledat“ zobrazením produktů rozpadu (dva fotony produkované rozpadem radioaktivního jádra emisí pozitronu) mimo tělo. PET umožňuje kvantitativně stanovit koncentraci pozitronem značených sloučenin v prostoru a čase v živém těle. PET je citlivější než jakákoli jiná zobrazovací metoda pro člověka, jako je MRI nebo CT , zejména pro detekci rakoviny.

Zařízení programu PET ve společnosti TRIUMF zahrnují cyklotronové systémy pro výrobu radioizotopů, chemické laboratoře pro syntézu radiofarmak a laboratoře pro kontrolu kvality. Společnost TRIUMF v současné době používá lékařský cyklotronový a cílový systém TR-13 pro výrobu 18 F, 11 C a 13 N. Zařízení pro výrobu radiofarmak zahrnují malou modulární čistou místnost v cyklotronu pro syntézu 18 F-fluorodeoxyglukózy (FDG). pro BCCA a také tři chemické laboratoře pro výrobu a vývoj radiofarmak používaných ve výzkumu mozku a dalších programech v UBC.

Pacific Parkinson's Research Center (PPRC) je společný program TRIUMF/UBC studující poruchy centrálního nervového systému. Přibližně 80% studií souvisí s Parkinsonovou nemocí a zbytek souvisí s poruchami nálady a Alzheimerovou chorobou . Program prozkoumal původ, progresi a terapie onemocnění a také komplikace vyplývající z terapie pomocí molekulárního zobrazování jako primárního nástroje.

Program Functional Imaging v BCCA je spoluprací agentury, TRIUMF, UBC a dětské nemocnice BC . Kapitál získaný prostřednictvím BC Provincial Health Services Authority Emerging Technologies Fund umožnil nákup prvního hybridního skeneru PET/CT v provincii v roce 2004. Klinický program PET/CT, umístěný ve Vancouver Center BCCA, byl umožněn dodávkou TRIUMF 18 F, pozitronovým emitujícím radionuklid používaný při výrobě 18 F-fluorodeoxyglukózy (FDG). FDG, jako marker metabolismu glukózy, je indikátor používaný v onkologickém PET zobrazování, diagnostické studii, která se stala standardem péče při léčbě mnoha typů rakoviny.

Zařízení pro ozařování protonů a neutronů

Počínaje rokem 1995 společnost TRIUMF vybudovala několik paprsků, které poskytují paprsky s nízkou intenzitou, energetické protonové a neutronové paprsky, aby simulovaly ozáření v kosmickém nebo pozemském prostředí. I při nízké intenzitě může několik minut expozice v těchto paprscích odpovídat letům provozu ve vesmíru, ve vzduchu nebo na zemi, takže lze provádět zrychlené testování elektroniky.

Tato zařízení TRIUMF, PIF a NIF, jsou od té doby uznávána jako přední testovací místa pro efekty kosmického záření využívající protony a se schopností využívat tyto protony k produkci spektra neutronové energie podobného spektru, jaké se nachází ve výškách letadel a na úrovni země , testování s neutrony je také možné. Velká část uživatelů protonové jsou kanadské prostorově související společnosti jako MDA Corporation , zatímco použití neutron je především mezinárodní společnosti pro avioniky, mikroelektroniky a komunikačních zařízení, jako jsou Boeing nebo Cisco Systems, Inc .

Kromě toho byl jeden z paprsků použit pro léčbu rakoviny očního melanomu v Proton Therapy Center, které bylo provozováno ve spojení s BC Cancer Agency a UBC Department of Ophthalmology. Než byla léčba protony dostupná, bylo nejběžnějším postupem odstranění oka. Další možná léčba zahrnovala chirurgické odstranění nádoru (který má vážná omezení) nebo implantaci radioaktivního disku na stěnu oka pod nádor na několik dní. Tyto alternativy nebyly vhodné pro velké nádory a mohly poškodit citlivé části oka, což často vedlo ke ztrátě zraku. Po protonové terapii si však pacienti mohou uchovat užitečné vidění. Protony vstupují do oka pečlivě kontrolovanou energií a uvnitř odpočívají v přesné, předvídatelné vzdálenosti. Energii pohybu (kinetickou energii) ukládají ve velmi úzké vrstvě a ničí živé buňky v této vrstvě. Protože paprsek protonů je tak koncentrovaný a ukládá svou energii tak předvídatelně, můžeme úspěšně zničit nádor a lépe zachovat ostatní blízké části oka. (Program protonové terapie ve společnosti TRIUMF byl v roce 2019 ukončen.)

Externí vědecké spolupráce

Společnost TRIUMF se také podílí na vývoji a konstrukci detektorů a zařízení pro experimenty s větší částicovou fyzikou rozmístěné po celém světě.

ALFA

Mezinárodní ALPHA Collaboration , zaměřená na odchyt antihydrogenu s experimenty založenými na CERNu , zahrnuje členy z TRIUMF. Tým ALPHA-Kanada, vedený výzkumným vědcem TRIUMF Dr. Makoto C. Fujiwarou, byl oceněn Cenou NSERC Johna C. Polanyi 2013 za jejich práci s týmem ALPHA v CERNu v porozumění antihmotě . Kanadský tým zahrnoval více než tucet vědců a studentů pracujících v oblasti plazmatu , atomů , kondenzovaných látek , částic , detektorů a urychlovačů z University of British Columbia (UBC), Simon Fraser University (SFU), University of Calgary , York Univerzita a TRIUMF.

KEK

Společnost TRIUMF má dlouhodobý partnerský vztah s japonskou společností KEK , který byl dále posílen v prosinci 2015, kdy bylo oznámeno, že každá organizace zřídí pobočky v příslušné jiné instituci, aby usnadnila rozvoj svých činností v oblasti výzkumu fyziky.

Velký hadronový urychlovač

Fyzici, inženýři a technický personál akcelerátoru TRIUMF mají jedinečnou odbornost v oblasti návrhu a konstrukce kritických částí urychlovače, jako je montáž kalorimetrů s kapalným argonovým uzávěrem pro detektor ATLAS . Společnost TRIUMF se také podílela na konstrukci a nákupu několika magnetů a napájecích zdrojů pro samotný LHC. Výsledné příspěvky urychlovače byly nezbytnou součástí kanadské investice do projektu. TRIUMF je také domovem datového centra ATLAS-Canada Tier-1, financovaného Kanadskou nadací pro inovace . Toto centrum předběžně zpracuje nezpracovaná data z experimentu před analýzou kanadskými a zahraničními výzkumníky. Odborníkům na domácí detektory také poskytne přístup k nezpracovaným datům pro podrobnou kalibraci a monitorování.

SNO

Společnost TRIUMF se poprvé aktivně zapojila do observatoře Sudbury Neutrino (SNO), když projekt potřeboval technickou pomoc. Konstrukční kancelář a strojírna společnosti TRIUMF postavily klíčové součásti detektoru. Vědci společnosti TRIUMF se navíc podíleli na projektu, který byl oceněn Nobelovou cenou za fyziku za rok 2015 a Cenou za základní fyziku za rok 2016 za objev oscilace neutrin .

SNOLAB

TRIUMF se podílí na řadě projektů ve společnosti SNOLAB . Pozoruhodné příklady zahrnují hélium a observatoře Lead (halogen) supernova neutrino detektor, který je součástí programu SuperNova systému včasného varování (sZprávy) a Experiment temné hmoty pomocí argon Pulse ve tvaru diskriminaci (DEAP) je nejcitlivější slabě interagující masivní částic (WIMP) detektor k datu.

T2K

TRIUMF je součástí T2K ( Tokai -to- Kamioka ) neutrin experiment oscilace v Japonsku . Společnost TRIUMF se podílí na konstrukci komory s časovou projekcí a jemnozrnných detektorů složených z plastových scintilátorů pro detektor T2K v blízkosti , aby změřila vlastnosti neutrinového paprsku v místě výroby v Tokai, než putuje 295 km do Kamioky, přes kterou je vzdálenost neutrin očekává se, že dojde k oscilacím.

Skupina uživatelů TRIUMF

Skupina uživatelů TRIUMF (TUG) je mezinárodní komunita vědců a inženýrů se zvláštním zájmem o využití zařízení TRIUMF. Jeho účelem je:

  • poskytnout formální prostředky pro výměnu informací týkajících se vývoje a používání zařízení;
  • radit členům celé organizace TRIUMF ohledně dostupných projektů a zařízení;
  • poskytnout subjektu odpovědnému za zastoupení jeho členů za poskytování rad a rad vedení TRIUMF ohledně provozní politiky a zařízení.

Ke skupině uživatelů se může připojit jakýkoli kvalifikovaný vědec. O zájmy skupiny se stará zvolený výbor (výkonný výbor uživatelů TRIUMF nebo TUEC). Součástí odpovědnosti TUEC je organizovat schůzky jménem členství, které bylo nutné. Nejméně jedna schůze, výroční valná hromada (AGM), se koná každý rok na začátku prosince. V níže uvedených externích odkazech je uveden odkaz na web TUG.

Viz také

Reference

externí odkazy