Oggi, il Thomas Jefferson National Accelerator Facility del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha spedito la nuova sezione finale dell'acceleratore che ha costruito per un aggiornamento della Linac Coherent Light Source (LCLS). La sezione di acceleratore, chiamato criomodulo, ha iniziato un viaggio attraverso il paese verso lo SLAC National Accelerator Laboratory del DOE, dove sarà installato in LCLS-II, il laser a raggi X più luminoso al mondo.

"Questo è il culmine di sette anni di lavoro, " ha detto Naeem Huque, il responsabile del conto dei costi che ha guidato gli sforzi del criomodulo presso Jefferson Lab. "Molto dello staff del Superconducting Radiofrequency Institute di Jefferson Lab è arrivato fin dall'inizio del progetto, e sono ancora qui a vederlo spento. Siamo felici di vedere questo progetto concludersi con successo".

LCLS-II è un progetto per aggiornare l'esistente Linac Coherent Light Source (LCLS), il primo laser a elettroni liberi a raggi X al mondo. Gli impulsi a raggi X generati dalla macchina agiscono come un potente microscopio, consentendo ai ricercatori di osservare le reazioni chimiche in tempo reale, materiali della sonda e altro ancora. Una volta completato, LCLS-II inizierà il suo regno come il più grande e luminoso laser a elettroni liberi a raggi X al mondo.

LCLS-II fornirà una risoluzione ancora migliore rispetto all'originale LCLS, che ha accelerato gli elettroni a temperatura ambiente e ha generato 120 impulsi laser a raggi X al secondo. La macchina aggiornata accelererà gli elettroni a temperature superconduttive per generare 1 milione di impulsi laser a raggi X al secondo. Jefferson Lab è un contributore chiave al progetto di aggiornamento, fornendo un totale di 21 criomoduli per la nuova porzione superconduttiva di LCLS-II dall'inizio dei lavori nel 2013.

L'acceleratore superconduttore che alimenterà la macchina aggiornata è costituito da criomoduli. Gli elettroni sfrecciano attraverso i criomoduli, dove sono caricati con energia extra. Quindi, i magneti fanno zigzagare gli elettroni per emettere la loro energia sotto forma di raggi X. Il LCLS aggiornato vanterà 37 criomoduli in totale. Di quelli, 18 provengono da Jefferson Lab (più tre pezzi di ricambio), e il resto verrà dal Fermilab, un altro contributore fondamentale.

"I criomoduli LCLS-II sono i criomoduli più performanti che qualcuno abbia mai costruito, " ha detto Joe Preble, senior team leader per il progetto LCLS-II presso Jefferson Lab. "Abbiamo spinto oltre la frontiera delle prestazioni su questo tipo di tecnologia e l'abbiamo trasformata in un normale, processo chiavi in ​​mano".

Jefferson Lab è leader mondiale nelle tecnologie di accelerazione a radiofrequenza superconduttiva e ospita il primo acceleratore SRF su larga scala. Poiché il team di Jefferson Lab ha contribuito alla progettazione di, costruito, testato e spedito questi criomoduli da record per LCLS-II, hanno incontrato sfide senza precedenti per spingere le prestazioni della tecnologia del criomodulo.

"Questi criomoduli ad altissime prestazioni sono sensibili a cose di cui non ci siamo mai dovuti preoccupare prima, come le nostre procedure di montaggio, il modo in cui trattiamo i materiali, il modo in cui costruiamo le cose, " ha detto Preble.

Jefferson Lab ha modificato le sue strutture per ospitare i criomoduli, che erano di forma e dimensioni diverse da quelle precedenti. I membri dello staff del Jefferson Lab hanno persino scoperto un nuovo modo per spedire i criomoduli finiti, dopo alcuni si è rotto durante la spedizione.

"Abbiamo esplorato molte opzioni diverse, tutto, dal noleggio di un aereo della NASA per portarlo laggiù, al tentativo di inviarlo in treno o in nave, "Ha spiegato Huque.

Alla fine, sono riusciti a migliorare la sicurezza senza togliere dalla strada i criomoduli. Sedersi su un letto di molle per evitare danni da spintoni, Il criomodulo appena spedito di Jefferson Lab viaggerà per quasi 3, 000 miglia a casa sua nell'acceleratore lineare LCLS-II a Menlo Park, California, nel corso di 72 ore.

Però, Il lavoro di Jefferson Lab sul miglioramento della LCLS probabilmente non è ancora terminato. Un altro aggiornamento a questo acceleratore potrebbe essere all'orizzonte:LCLS-II HE (High Energy). Se quel progetto ha il via libera, Jefferson Lab costruirà tra 10 e 13 ulteriori criomoduli con una procedura più recente. Si prevede che quei criomoduli avranno prestazioni ancora migliori rispetto ai 21 che hanno appena terminato.

"Penso che sia uno dei più grandi segni che abbiamo fatto davvero bene, è che qualcosa che era già ambizioso ora viene spinto ancora oltre, " ha detto Huque. L'aggiornamento HE, che è il culmine del lavoro del personale sia del Jefferson lab che del Fermilab, aumenterà notevolmente le capacità prestazionali di LCLS-II."

Per adesso, questa importante consegna finale chiude il libro sulla parte di Jefferson Lab nella fornitura di nuovi criomoduli per LCLS-II mentre la ricerca e sviluppo e la prototipazione per HE sono già in corso. La sua conclusione arriva grazie all'aiuto di molti.

"Dagli addetti agli acquisti agli ingegneri, Gli scienziati, i tecnici, e gli amministratori, ci sono voluti tutti coloro che lavorano insieme attraverso i laboratori per ottenere questo risultato, " Ha detto Preble. "È un grande successo e una dimostrazione del modo in cui il DOE deve continuare a lavorare nella costruzione di questi nuovi grandi progetti".