LHC Status:
Winter Shutdown

Proton Synchrotron (PS) - Protonen


Dem PSB folgt das PS, dem nächsten Kreisbeschleuniger mit einem Umfang von 628.3 Meter. Gebaut wurde das PS im Jahre 1950, mit einer ursprünglichen max. Beschleunigungsleistung von 28 GeV.



Protonensynchrotron
Quelle: CERN


Neben der Beschleunigung durch Hohlraumresonatoren, fällt dem PS eine weitere wichtige Aufgabe zu, es unterteilt die 6 Protonenpakete, die es aus seinem Booster in zwei Schritten erhält, in 72 Pakete. Diese sind jeweils 4 ns lang und folgen in 25 ns Abständen. Die 6 Pakete aus dem PSB werden vom PS bei 3,06 MHz übernommen, die dabei anliegende Spannung wird heruntergefahren und gleichzeitig ein dreimal so schnelles System (9,18 MHz) hochgefahren. Dadurch bilden sich 16 Pakete. Im Anschluss erfolgt die Beschleunigung auf 25 GeV, wobei die Frequenz auf 10 MHz angepasst wird. Dann wird die Frequenz zweimal auf 40 MHz verdoppelt, so dass 72, 12 Nanosekunden lange, Pakete erhalten werden. Diese werden schliesslich durch Erhöhung der Spannung auf 4 ns gekürzt. Wie man in der Abbildung unten sehen kann, lässt der PS zwischen zwei Paketen eine Lücke von 320 ns. Diese Pause wird benötigt, um den Kickermagneten eine gewisse Zeit zu geben, hoch zu fahren, um dann den Strahl aus seiner Bahn, in den nächsten Beschleuniger SPS zu leiten. Das PS beschleunigt die 72 Protonenpackete in 3,6 Sekunden auf 25 GeV, bzw. 99.93 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.


Schema des Protonen-Bunching im PS


Proton Synchrotron (PS) - Bleiionen


Im PS erreichen die Bleiionen eine Energie von 5.9 GeV/u und werden in 52 Pakete geteilt. Im Verbindungstunnel zwischen PS und SPS, treffen die 54+ Ionen auf eine Folge von Stripperfolien aus Kupfer und Nickel. Dabei verlieren die Ionen ihre restlichen Elektronen, bis nur noch ihr "nackter", 82-fach, positiv geladener Kern übrig bleibt.