Una medición precisa de la intensidad absoluta del haz es un parámetro clave para monitorear cualquier pérdida en un haz y calibrar el número absoluto de partículas entregadas a los experimentos.

Sin embargo, este tipo de medición es muy desafiante con los diagnósticos tradicionales de corriente de haz cuando se trata de baja energía, haces de baja intensidad debido a los niveles de señal muy bajos. Los expertos en aceleradores de partículas de la Universidad de Liverpool han demostrado experimentalmente un nuevo tipo de monitor en colaboración con el CERN. el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados ​​y la Universidad Friedrich Schiller y el Instituto Helmholtz de Jena.

Un artículo recién publicado en Ciencia y tecnología superconductoras documenta los desafíos de la implementación y las mediciones del primer haz. Estas son las primeras mediciones de este tipo realizadas en un sincrotrón utilizando haces tanto de avance lento como de haz corto.

Antiproton Decelerator (AD) es un sincrotrón que proporciona antiprotones de baja energía para estudios de antimateria. Estos estudios se basan en la creación de átomos de antimateria (como el antihidrógeno) y su uso como sondas para las simetrías más fundamentales de la naturaleza, como la invariancia de CPT, o de la aceleración gravitacional sobre materia y antimateria.

Una medición precisa de la intensidad del haz en el AD es esencial para monitorear cualquier pérdida durante las fases de desaceleración y enfriamiento del ciclo AD, y calibrar el número absoluto de partículas entregadas a los experimentos. Sin embargo, esto es muy desafiante con los diagnósticos tradicionales de corriente de haz debido a la baja intensidad del haz de antiprotón, que es del orden de solo 10 millones de partículas, correspondiente a corrientes de haz tan bajas como unos pocos cientos de nanoamperios. Para hacer frente a esto, se desarrolló e instaló un comparador de corriente criogénica (CCC) basado en un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID) en la AD, en una colaboración entre expertos en aceleradores de la Universidad de Liverpool y CERN, el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados, Universidad Friedrich Schiller y el Instituto Helmholtz de Jena.

Las encarnaciones anteriores de CCC para aceleradores adolecían de problemas relacionados con la sensibilidad a las vibraciones mecánicas y las perturbaciones electromagnéticas. Es más, estas configuraciones se utilizaron para medir haces lentos, generalmente de líneas de transferencia de aceleradores, y fueron incapaces de medir haces cortos agrupados que presentan variaciones de corriente rápidas. Para medir la intensidad y la corriente del haz a lo largo del ciclo de una máquina sincrotrón como la AD, el CCC necesitaba adaptarse para hacer frente a las señales rápidas de los haces agrupados.

En un documento de acceso abierto recién publicado en el IOP Ciencia y tecnología superconductoras diario, Miguel Fernandes y los coautores describen los desafíos de la implementación y las mediciones del primer haz. Estas son las primeras mediciones de corriente de haz CCC que se realizan en un sincrotrón utilizando haces tanto de coasting como de haces cortos agrupados. El documento demuestra las interesantes perspectivas de este nuevo tipo de dispositivo de diagnóstico por haz.