THM`de Yer Alacak Hızlandırıcıların Tipleri ve Ana Parametreleri
Transkript
THM`de Yer Alacak Hızlandırıcıların Tipleri ve Ana Parametreleri
THM’de Yer Alacak H zland r c lar n Tipleri ve Ana Parametreleri Prof. Dr. Ömer Yava Ankara YEF Günleri 29-30.05.2009, Ankara Üniversitesi 30.11.2007 tarihinde Isparta’daki uçak kazas nda kaybetti imiz Bilim ,ehitlerimiz Sayg yla ve rahmetle an yoruz… Particle Accelerators and Colliders H zland r c Teknolojilerinin Dünyadaki Da l m JLab High Gradient CERN JLab KEK DESY/TESLA CESR TU Darmstadt LANL FNAL Peking University ANL Center for Advanced Technology, Indore CEA Orsay Australian National University CEA Saclay INFN Genoa INFN Legnaro INFN Milan Dünyada Büyük Ölçekli H zland r c Merkezlerinin Da5 l m ve Bölgemiz Türk H zland r c Merkezi Projesi Türk H zland r c Merkezi (THM) Turkish Accelerator Center (TAC) THM Projesinin Amac Ülkemizde parçac k h zland r c lar n kullanarak temel ve uygulamal bilimlerde ara t rma-geli tirme (Ar-Ge) yap lmas n ve gerekli e5itim ortam n sa5layacak, ilgili alanlarda dünya ile bütünle mi ulusal boyutta bir h zland r c merkezinin ilkini tasarlamak ve bir noktadan ba layarak hayata geçirmek. Böyle bir merkez ülkemizde h zland r c lara dayal ; Deneysel Parçac k Fizi5i ve Nükleer Fizik ara t rmalar n n yan s ra, Sinkrotron I n m (SI), Serbest Elektron Lazeri (SEL), Nötron ve Müon demetleri ile ara t rma ve geli tirme çal malar n n yap lmas n mümkün k lacakt r. Türk H zland r c Merkezi Projesi 1998-2023 (25 Y ll k Yolculuk…) I. A ama: THM Fizibilite Projesi (1998-2001) (DPT1997K-120420) Ankara Üniversitesi (S. Sultansoy, Ö. Yava ) II. A ama: THM Genel Tasar m Projesi (2002-2005) (DPT2002K120250 ve DPT2003K-120190) Ankara Üniversitesi (Ö. Yava ) ve Gazi Üniversitesi (S. Sultansoy) III. A ama: THM Teknik Tasar m ve Elk Tesis Projesi (2006-2012) (DPT-YUUP Projesi) (DPT2006K-120470) Ankara Üniversitesi Koordinatörlü5ünde 10 Üniversite (Ö. Yava ) IV. A ama: THM Kurulum Projesi (2013-2023) ? Cumhuriyetimizin 100. Y l DPT-YUUP Projesi Üniversiteleraras, -.birli/i (Proje ekibi: 73 ki.i, 36’s, Dr.) Ankara University (Coordinator) Gazi University -stanbul University Uluda/ University Dumlup,nar University Bo/aziçi University Do/u. University Erciyes University Süleyman Demirel University Ni/de University YUUP Projesinin Hedefleri A. Türk H zland r c Merkezinin Teknik Tasar m Raporunu (TTR) Yazmak* Sinkrotron I n m (SI) Serbest Elektron Lazeri (SEL) Parçac k Fabrikas (Charm Fabrikas ) Proton H zland r c s (PH) * 2011’de tamamlanm olacak. YUUP Projesinin Hedefleri B. IR SEL & Brems. Tesisinin Kurulmas 10-40 MeV’lik elektron demetinden osilatör modda k z lötesi serbest elektron lazeri (2-250 mikron bölgesi) elde edilecek ve Ar-Ge’de kullan lacak YUUP Projesinin Hedefleri C. Ülkemizin ilk H zland r c Teknolojileri Enstitüsü’nü kurmak. A.Ü. Senatosu (15.04.2008) ve YÖK onay n n (12.08.2008) ard ndan Bakanlar Kurulu Onay bekliyor… Ana Donan mlar ve Parametreler 10-40 MeV H zland r c , 2-300 mikron SEL, Brems. hatt Maliyeti: 13.2 Milyon Euro THM IR SEL’in Genel Yap s TAC Oscillator IR-FEL includes: Sc electron linac (10-40 MeV energy range) two optical resonators two undulators ( U1=2.5 cm, U2=9 cm) to cover 2-300 microns FEL wavelengths Elektron H zland r c Parametreleri Parameters Beam Energy (MeV) 10 - 40 Bunch Charge (pC) 120 Bunch Length (ps) 1 - 10 Microbunch Seperation (ns) Macropulse Duration 77 CW and tunable RMS Normalized Longitudinal Emittance (keV ps) 100 RMS Normalized Transverse Emittance (mm mrad) 15 Klystron (kW) 16 Average Current (mA) 1.6 Undulator Parametreleri Parameters U25 U90 25 90 1.6 - 3 5.5 - 9 Peak Magnetic Field (T) 0.1 – 0.35 0.1 – 0.275 Undulator Parameter (K) 0.3 - 1 0.8 – 2.3 1.68 3.6 56 40 Period (mm) Gap (cm) Length (m) Number of Periods IR SEL Parametreleri FEL Parameters SEL-1 SEL-2 2.6 - 28 40 - 250 Max. Pulse Energy (µJ) @ 80 pC 2 4 Max. Pulse Energy (µJ) @ 120 pC 4 10 Average Power [W] (@ 80 pC) 0.1-25 0.1-25 Average Power [W] (@ 120 pC) 0.1-40 0.1-40 Max. Peak Power (MW) @ 80 pC 8 10 Max. Peak Power (MW) @ 120 pC 12 15 Radiation Wavelength (µm) Wavelength (µm) THM IR SEL’in Yeri TAC IR FEL Technological limits of IR FEL Possible energy range for IR FEL Electron Energy (MeV) Dünyadan Baz IR FEL Laboratuvarlar iFEL (Osaka, Japan) Duke MK III (Duke, USA) FOM FELIX (Holland) SCA-FEL (Stanford, USA) LURE CLIO (Orsay, France) Jefferson FEL (USA) FEL-SUT (Tokyo, Japan) FELBE (Dresden, Germany) LANL AFEL (Los Alamos, USA) SDALINAC IR-FEL (Darmstadt) IHEP Beijing FEL (China) ISIR FEL (Osaka, Japan) JAERI (Japan) TAC IR FEL (Turkey) : 1-22 µm : 1.7-9.1 µm : 3.1-35 µm : 3-10 µm : 3-90 µm : 3.2 - 4.8 µm : 5 -16 µm : 3-150 µm : 4-8 µm : 6.6 - 7.8 µm : 5-25 µm : 21-126 µm : 17-30 µm : 2-250 µm THM IR SEL’in Planlanan Kullan,m Alanlar, Foton Bilimi Malzeme Bilimi Yar,iletkenler Biyoteknoloji ve T,p Optik Nanoteknoloji Foto-Kimya Savunma Bremsstrahlung Deney Cstasyonu AraDt rma Potansiyeli (9. istasyon) 10-20 MeV elektron demetinden elde edilen Brems. (frenleme) D n m ile planlanan araDt rmalar: - Nükleer yap analizleri - Nükleer reaksiyon ve uyar lmalar - Nükleer spektroskopi - Nükleer saç lma analizleri Projenin (Tesisin) Türkiye’ye Sa5layaca5 Katma De5erler Tesis, ülkemizde parçac k h zland r c s kullan larak araDt rma ve geliDtirme yap lan ilk tesis olacakt r. Kurulacak tesis, elektromanyetik spektrumun yak n, orta ve uzak infrared bölgesini ayn anda tarayan dünyan n ilk tesisi olacakt r Kurulacak tesis sayesinde, sanayimiz ve endüstrimizin parçac k kaynaklar , parçac k h zland r c lar , yüksek vakum, RF mühendisli i, optik, kontrol, diyagnostik (teDhis), dedektör v.b. ileri teknolojik donan mlar n tasar m , üretimi, montaj ve i letimi konusuyla tan mas n sa layacakt r. Projenin (Tesisin) Türkiye’ye Sa5layaca5 Katma De5erler OSTCM’de üretimi planlanm D olan elektron tabancas ülkemiz için bir ilk niteli indedir. Bu ad m, di er teknolojik alt donan mlar için at lacak ad mlar cesaretlendirecektir. Tesis sayesinde ülkemizde ilk kez yüksek yo unluklu, radyasyona dayan kl , kal n (2.25 m) duvarl bir bina modüler tekniklerle inDa edilecektir. Tesisin kurulum sürecinde parçac k h zland r c lar n n tasar m , kurulumu ve iDletimi konular nda deneyim kazan lacak ve ihtiyaç duyulan uzman aç 5 giderilecektir. Projenin (Tesisin) Türkiye’ye Sa5layaca5 Katma De5erler Proje kapsam nda kurulumu tamamlanmak üzere olan ülkemizin ilk H zland r c Teknolojileri Enstitüsü’nün verece i lisansüstü e itimle ihtiyaç duyulan yetiDmiD insan gücü karD lanacakt r. Proje ekibinin proje sürecinde tamamlayaca “Türk H zland r c Merkezi” nin hayata geçirilebilmesi bu aDaman n baDar yla tamamlanmas na do rudan ba l d r. Bu aDaman n tamamlanabilmesi THM için olmazsa olmaz durumundad r. Kurulacak tesis ve enstitü ülkemizin CERN’e tam üyelik sürecinde tamamlanm D ilk ulusal tesis ve kurulmuD ilk enstitü olarak ilk örnekleri oluDturacakt r ve ülkemizin bu süreci ba ar yla tamamlamas na büyük katk sa5layacakt r. Projenin (Tesisin) Türkiye’ye Sa5layaca5 Katma De5erler Proje kapsam nda 5 y lda tamamlanm D olacak yaklaD k 40 doktora tezinde ortaya konulacak bilgi ve deneyim birikimi ülkemiz için hayati bir öneme sahiptir. Proje kapsam nda dünyan n önemli merkezleri ile yap lan ikili anla malar her aç dan çok önemlidir ve baDar y yakalamak ad na bu anlaDmalarla girilen ulusal taahhütlerde süreklilik sa lanmas zaruri bir ihtiyaçt r. Projenin baDar yla tamamlanmas , di5er jenerik teknolojiler (uzay, iletiDim, ulaD m, sa l k, g da, biyoteknoloji, nanoteknoloji, savunma v.b. ) alan nda ülkemizde benzer ileri projelerin, araDt rma merkezlerinin ve laboratuarlar n n kurulmas için bir lokomotif rolü üstlenecektir. IR SEL&Brems. Tesisi Kullan c Potansiyeli I. Arama Konferans 6 Haziran 2009 C.tesi Ankara Üniversitesi Program THM Teknik Tasar m (TDR) Teknik Tasar m Raporu’nun (TDR) 2012’de tamamlanmas ve Türk H zland r c Merkezinde yer almas planlanan h zland r c lar n tipleri ve Ana Parametreleri PARÇACIK (CHARM) FABREKASI (PF) THM TTR PF Çal ma Grubu Koordinatörler: O. Çak r, S.A. Çetin Charm Factory: Linac on Ring Collider Parametreler Parameter e--linac e+-ring Energy, GeV 1.00 3.56 Particles per bunch, 1010 0.55 11.00 0.45 0.45 Normalized emittance, µm·rad 6.17 22.00 Bunch length, cm 0.10 0.45 Transverse size at IP, µm 3.76 3.76 Beam-beam tune shift - 0.056 Collision frequency, MHz 30 Luminosity (HD·L) 1.4 1034 cm-2s-1 function at IP, cm THM Charm Fabrikas n n Yeri e+-e- Colliders: Past, Present and Future 37 L (cm-2 s-1) 10 -2 SUPER FACTORIES -1 L (cm sec ) 1036 1035 1034 KEK B and PEP II TAC DAFNE2 BEPCII 33 10 GLC KEK B PEP II CESR FACTORIES CESRc LEP 32 DAFNE 10 DORIS 31 10 30 10 TRISTAN PETRA VEPP2000 BEPC VEPP4M SPEAR VEPP2M COLLIDERS ADONE E 29 10 cm 1 10 100 (GeV) 1000 E (GeV) 6 from D. Asner “Status of BES” (TAC is added) Opsiyon 2: ERL on Ring Collider ERL Parametreleri ERL* Elektron demet enerjisi (GeV) 1 Bir paketçikteki elektron say s (x1010) 2 Normalize emittanslar, N x / Lx / Ly (µm) Lz (mm) Demet ak m (A) Enine emittanslar, Mx / My (nm) N y (µm) 3.92 / 0.06 6.32 / 0.12 6 0.48 2 / 0.03 THM I n m Kaynaklar 3. Nesil : Sinktron I n m (SR) - 3.56 GeV’lik pozitron sinkrotronuna dayal 4. Nesil : Serbest Elekron Lazeri (SASE FEL) - 1 GeV’lik RF Linak veya ERL’ye dayal I,INIM KAYNAKLARI A. THM TTR Sinkrotron I n m Çal ma Grubu Koordinatör: A.K. Çiftçi THM Pozitron Sinkrotronu ( Sinkrotron I n m ) Horizontal plan view [X-Y plane] Horizontal plan view [X-Y plane] Örgü: DBA Grid size 1.2837 [m] Boy. (m) Grid size 9.5000 [m] K (1/m2) (m) B (T) 1.10 B' (T/m) Q1 0.30 13.06 BD 2.40 Q2 0.40 -1.30 -15.44 Q3 0.40 1.24 14.72 12.22 0.972 Pozitron Sinkrotronu Parametreleri Achromatic structure Units Nominal energy GeV Superperiod Circumference m Harmonic number DBA DDBA 3.56 3.56 23 12 304.6 370.56 512 624 Max. Beam Current mA 400 400 Energy loss/turn keV 883.2 846.4 Total radiation power kW 353.3 338.5 Energy spread % 0.094 0.092 0.0011 0.0008 38.5 36.3 Momentum compaction factor Beam lifetime h Damping times Horizontal damping msec. 2.406 3.095 Vertical damping msec. 4.09 5.201 Synchrotron damping msec. 3.146 3.941 nm rad 5.544 8.824 pm rad 55.4 88.24 18.9/7.6 20.2/9.7 Horizontal emittanceVertical emittance- y Betatron tunes[Qx/Qy] x Pozitron Sinkrotronu Parametreleri (devam..) -28.2 -24.7 Chromaticities[ x/ y] -29.6 -47.7 Beta functions at long and fixed straight sections Horizontal m 10.4 2.7 Vertical m 5.2 2.9 Dispersion m 0.006 0 Straight Section Fixed straight section m 23 x 4.8 Long straight section m - 12 x 8 Short straight section m - 12 x 6 Total straight section % 36.24 - 45.34 Lattice functions for DBA lattice Sinkrotron ID n m Ak s Sinkrotron ID n m Parlakl Sinkrotron ID n m Tipik Kullan m Potansiyeli I,INIM KAYNAKLARI B. THM TTR SASE FEL Çal ma Grubu Koordinatör: Ö. Yava THM SASE SEL ön rf-tabanca h,zland,r,c, paketcik s,k,.t,r,c, sal,nd,r,c, Fotokatot E/ici magnet SEL demeti Deney Bölgesi Lineer H,zland,r,c, Planlanan Elektron Demet Enerjisi: sürücü lazer demet durdurucu 1 GeV Hedef: 1-100 nm nm THM SASE SEL (1 GeV) Parametreleri Parametre DeDer 7.7 Lazerin Dalgaboyu, SEL (nm) Enerjisi, ESEL (eV) 160.5 1.8*10-3 parametresi Doyum gücü, (GW) 2.1 Ortalama gücü, (kW) 21.8 Kazanç uzunlu=u, Lg (m) 0.75 Ak?, (Foton/s) 8.5*1020 Pik Ak?s?, (Foton/s) 1.5*1026 Parlakl?k,(Foton/s/mrad2/0.1%bg) 7.0*1023 Pik parlakl?k,(Foton/s/mrad2/0.1%bg) 1.2*1029 Ayd?nl?k,(Foton/s/mm2/mrad2/0.1%bg) 1.3*1025 Pik Ayd?nl?k,(Foton/s/mm2/mrad2/0.1%bg) 2.3*1030 Dünyadaki önerilmi. ve finanse edilmi. X-I.,n, ,.,n,m kaynaklar, ve Ar-Ge Laboratuvarlar, 53 PROTON HIZLANDIRICISI (PH) THM TTR PH Çal ma Grubu Koordinatörler: B. Akku , Y. Öktem, M. Y lmaz, L. ,ahin THM Proton H zland r c s ( 1 GeV Linak Opsiyonu) ~ 750 m linak 50 keV IS 3 MeV 13 MeV 31 MeV RFQ DTL-1 DTL-2 3m 5.8 m 6.4 m 107 MeV 207 MeV 507 MeV 1 GeV 55 MeV DTL-3 8.7 m 350 MHz, ~55 m Normal &letken k(s(m CCDTL =0.47 =0.62 =0.8 25 m 704 MHz, ~700 m Süper &letken k(s(m 55 MeV’lik DTL Üniteleri Örnek Yap : SNS (Oak Ridge, USA) THM YUUP Çal taylar I. YUUP Çal tay 12-13 May s 2006, Ankara Ü., Ankara II. YUUP Çal tay 01-03 Aral k 2006, ACBÜ, Bolu III. YUUP Çal tay 11-12-13 May s 2007, Ankara Ü., Ankara IV. YUUP Çal tay 30.11 – 02.12.2007, SDÜ, Isparta (30.11.2007 Uçak kazas ) V. YUUP Çal tay 5-7 Haziran 2008, YTÜ, Cstanbul VI. YUUP Çal tay 2-5.12.2008, Ankara Üniversitesi VII. YUUP Çal tay 18-20.06.2009, Erciyes Üniversitesi http://thm.ankara.edu.tr (Bildiriler ifreli!..) VII. THM YUUP Çal tay 18-20 Haziran 2009 Erciyes Üniversitesi, Kayseri Program Proje Geli im Raporlar Alt Ayl k YUUP Geli im Raporlar I. Ararapor (Temmuz 2006) II. Ararapor (Ocak 2007) III. Ararapor (Temmuz 2007) IV. Ararapor (Ocak 2008) V. Ararapor (Temmuz 2008) VI. Ararapor (Ocak 2009) http://thm.ankara.edu.tr (Raporlar ifreli!..) International Committees Scientific Advisory Committee SAC of TAC (14 Üyeli) 8-9 Ekim 2009’da ilk toplant s n Ankara Üniversitesinde yapacak… Machine Advisory Committee MAC of TAC (4 üyeli) Bilimsel E birli5i Anla malar Ankara Üniversitesi CERN (Avrupa Nükleer AraDt rma Merkezi) (Cenevre, Esviçre) www.cern.ch Protokol: 08/2005 – 08/2011 Ankara Üniversitesi FZD (Forschungzentrum Dresden) www.fzd.de Protokol: 01/2007 – 12/2011 Bilimsel E birli5i Anla malar Ankara Üniversitesi DESY (Deutsche Electronen Synchrotron, Hamburg) www.desy.de CD Birli i AnlaDmas : 06/1996-06/2011 Protokol: 03/2007-12/2011 Ankara Üniversitesi BESSY (Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung, Berlin) www.bessy.de Protokol: 03/2007 – 12/2011 …Proje internet sayfas … http://thm.ankara.edu.tr H T T Yak n Dönem Etkinliklerimiz 20-21 Mart 2009 Teknik Komiteler Ortak Toplant s , Ankara Üniv. 18-19 Nisan 2009 THM PH Çal Dtay , Ankara Üniv. 24-25 Nisan 2009 THM Parçac k Çarp Dt r c s Çal Dtay , Ankara Üniv. 1-2 May s 2009 THM ID n m Kaynaklar Çal Dtay , Ankara Üniv. 6 Haziran 2009 I. Arama Konferans , Ankara Üniv. 18-20 Haziran 2009 VII. YUUP Çal Day , Erciyes Üniv., KAYSERC KONFERANSLAR 5 Mart 2009 K r kklae Üniv. 16 Nisan 2009 Hacettepe Üniv. 8 May s 2009 Afyon Kocatepe Ü. 12 May s 2009 Ankara Üniversitesi ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI VE DEDEKTÖRLERE YAZ OKULU (UPHDYO) IV. UPHDYO 29 A&ustos-3 Eylül 2009, Bodrum, MU0LA Bilim Kurulu Ba2kan4: Prof. Dr. Ömer Yava2 (AÜ) Web: http://uphdyo5.dpu.edu.tr 4. s n f, master ve doktora ö5rencileri Son kay t: 1 Temmuz 2009 1 Referans mektubu Elk 4 Yaz Okulunun Ders Notlar : http://thm.ankara.edu.tr Türk H zland r c Merkezi’nin hayata geçirilmesi için konunun öneminin karar vericiler taraf ndan kavranmas ve desteklerinin sürekli k l nmas en az bilimsel ve teknik çal malar kadar önemlidir 18.02.2008 Ekim 2008, CERN Say n Ba bakan VI. Çal tay n (02.12.2008) aç l nda ba ar dileklerini ileten bir telgraf gönderdi… Rektörümüz Prof. Cemal Talu5’un VI. Çal tay’ n (02.12.2008) aç l nda proje hakk nda söyledikleri (Unihaber 117’den) Rektörümüz Prof. Dr. Cemal Talu da konuDmas nda, yitirdi imiz bilim Dehitlerinin, bu büyük rüyan n parças olmaya devam ettiklerini söyledi. Cnsanlar n ancak an lmad klar zaman öleceklerini belirten Prof. Dr. Talu , “Onun için onlar her zaman Dükranla anaca z” dedi. Cumhuriyetin 100. y l olan 2023 y l nda Türkiye’nin, uluslararas camiada haketti i yeri almas gerekti ini de dile getiren Prof. Dr. Talu , 1996-1997 y llar nda Rektör Yard mc s olarak görev yaparken Türk H zland r c Merkezi Projesinin içinde oldu unu, bugün de projeyle ilgili somut ad mlar at ld n görmekten mutluluk duydu unu vurgulad . Türkiye’nin, parçac k h zland r c teknolojisinde yetkin bir ülke olma yolunda inanç ve kararl l kla yol ald 5 n da belirten Prof. Dr. Talu5, 2023 y l na, parçac k h zland r c merkezine sahip bir ülke olarak girece5imize inand 5 n söyledi. Atatürk’ün, bu Cumhuriyeti tam ba ms zl k ve bilimin üstünlü ü temelinde kurdu unu da belirterek, “Bilim insanlar olarak sorumlulu5umuz çok a5 r. Görevimizi ba ar yla yerine getirmemiz laz m” dedi. Prof. Dr. Talu , projede belirtilen hedefler do rultusunda Üniversitemizin üzerine düDeni yapt n , bu amaçla gereken arazinin tahsis edildi5ini, binalar n projelendirildi5ini ve in aatlar n en k sa sürede ba lat laca5 n belirterek, ülkemizin ilk H zland r c Teknolojileri Enstitüsü’nün kurulum çal malar nda son a amaya gelindi5ini ve Bakanlar Kurulu’nun onay n n beklendi5ini söyledi. Sonuç… Ülkemiz ancak ve ancak bilime ve yüksek teknolojiye yat r m yaparak kalk nabilir. Bugün, G17 olarak bunu yapacak güce ve iradeye sahip görünmektedir ve gerekeni yapmal d r… H zland r c Teknolojileri alan nda A.B.D’nin 1930’larda, AB’nin 1954’te (CERN), Almanya’n n 1959’da (DESY), Japonya’n n 1962’de (KEK) att 5 ilk ad mlar n benzerini süratle atmal ve ba ar l olmal d r… Yap lacak tek ey, inanmak ve çok çal makt r… TeDekkürler…