HIZLANDIRICILARA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI

Transkript

1 HIZLANDIRICILARA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI Dr. Bora KETENOĞLU Ankara Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü & European XFEL GmbH, Hamburg

2 İçerik Bilim, sanayi ve teknolojide parçacık hızlandırıcıları ve hızlandırıcılara dayalı ışınım kaynakları Yüklü parçacıklar neden ve nasıl hızlandırılıyor? Hızlandırıcılara dayalı 4. nesil ışınım kaynakları (Serbest Elektron Lazerleri) ve kullanım alanları Dünyadaki çalışmakta ve proje aşamasında olan SASE Serbest Elektron Lazeri (SEL) tesisleri Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesi Kaynaklar Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 2

3 Bilim, sanayi ve teknoloji de parçacık hızlandırıcıları ve hızlandırıcılara dayalı ışınım kaynakları [1] Yüksek Enerji ve Parçacık Fiziği Eğitim Sağlık Enerji Biyoloji Sanayi Teknoloji Malzeme Bilimi Ulusal Güvenlik Tıp Kimya Nanoteknoloji Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 3

4 Yüklü parçacıklar (elektron, proton, pozitron) nasıl hızlandırıyor? Dairesel Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 4

5 Yüklü parçacıklar (elektron, proton, pozitron) nasıl hızlandırıyor? [2, 6, 7] Radyo frekansında (MHz-GHz) salınan elektromagnetik dalgaların boyuna elektrik alan bileşeni ile elektron paketçiklerinin etkileşmesi Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 5

6 Yüklü parçacıklar neden hızlandırıyor? I İnsanoğlunun yüzyıllardır süregelen Maddeyi oluşturan en küçük yapıtaşı nedir? sorusuna cevap bulabilmek için Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 6

7 Işınlık (cm -2 s -1 ) Neden? Işınlık, birim tesir kesiti başına üretilen olay sayısıdır. Birimi geleneksel olarak cm -2 s -1 dir. Kısa Gaussyen paketçikler için kafa kafaya (head-on) çarpışma durumunda ışınlık ifadeleri [2, 4] TAC SuperB c-τ önerisi Kütle Merkezi Enerjisi (GeV) [2, 5] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 7

8 Maddeyi oluşturan en küçük yapıtaşı nasıl araştırılır? Cenevre Havaalanı Kesikli beyaz çizgi: İsviçre / Fransa sınırı Büyük beyaz halka: LHC (Large Hadron Collider), CERN Yerin 100 metre altında, 27 km çevreli dairesel tünel Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 8

9 Yüklü parçacıklar neden hızlandırıyor? II Bilim, sanayi ve teknolojide kullanılmak üzere; üstün özellikli ışık demetleri elde etmek için Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 9

10 Ortalama Parlaklık (foton/s/mm 2 /mrad 2 /%0.1bw) Pik Parlaklık [foton/s/mm 2 /mrad 2 /%0.1bw] Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? [2] Parlaklık Yıl Enerji [ev] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 10

11 Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? Pik Güç Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 11

12 Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? Dalgaboyu Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 12

13 Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? [6] Dalgaboyunun Ayarlanabilirliği Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 13

14 Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? [6] Atma uzunluğu Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 14

15 Parlaklık Üstün özellikli ışık demeti: neye göre ne kadar üstün? Koherent ve Monokromatik Koherent: Monokromatik: 1. ve 3. Harmonikler Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 15

16 Üstün özellikli ışık demetleri nasıl elde edilir? DESY kampüsü Düz beyaz çizgi: European XFEL GmbH, Hamburg DESY kampüsünden itibaren 3.4 km uzunluğunda bir tesis Sıkıştırılmış elektron paketçikleri önce doğrusal bir yol boyunca ışık hızına kadar hızlandırılır Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 16

17 SASE (Self Amplified Spontaneous Emission) FEL (Free Electron Laser) Ardından, serbest elektron lazeri oluşturmak üzere periyodik magnetik yapılara yönlendirilir Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 17

18 Dünyadaki çalışmakta ve proje aşamasında olan SASE FEL tesisleri [2] Maviler: süperiletken elektron linak ına dayalı Siyahlar: normal iletken elektron linak ına dayalı Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 18

19 SASE FEL in Genel Kullanım Alanları [2, 3] 1. Atom, molekül ve cluster fiziği 2. Plazma fiziği 3. Yoğun madde fiziği 5. Kimya 6. Yaşam bilimleri 7. NRF deneyleri 4. Malzeme Bilimi Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 19

20 Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) Projesi [1] thm.ankara.edu.tr Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 20

21 Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) Projesi [1] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 21

22 THM Projesi Üyesi Ulusal Üniversiteler ve Enstitüler Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 22

23 THM Projesinin Ulusal Yaygınlığı [1] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 23

24 THM Projesinin Uluslararası Bilimsel İşbirlikleri ve Anlaşmaları DESY, Almanya European XFEL, Almanya HZDR, Almanya HZB, Almanya IHEP, Çin The Cockcroft Institute, İngiltere CERN (ATLAS & CLIC), İsviçre Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 24

25 Uluslararası Komiteler International Scientific Advisory Committee (ISAC) Ercan ALP (Argonne National Laboratory, USA) Zehra SAYERS (Sabancı University, Turkey) Swapan CHATTOPADHYAY (Cockcroft Institute, UK) Ken PEACH (Oxford University, UK) Yaşar ÖNEL (University of Iowa, USA) Roland SAUERBREY (HZDR, Germany) Gökhan UNEL (CERN, Switzerland) Frank ZIMMERMANN (CERN, Switzerland) Behçet ALPAT (INFN Perugia, Italy) Luigi PALUMBO (INFN Frascati, Italy) Helmut WIEDEMANN (Stanford University, USA) Eugene LEVICHEV (BINP, Russia) David M. ASNER (PNL, USA). Ali TANRIKUT (TAEK, Turkey) International Machine Advisory Committee (IMAC) for the TARLA Facility Peter MICHEL (HZDR, Germany) Dieter TRINES (DESY, Germany) Ernst WEIHRETER (HZB, Germany) Hideaki OHGAKI (Kyoto University, Japan) John DELAYEN (JLab, USA) 25

26 THM projesi tasarım ve kurulum planı [1] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 26

27 (Turkish Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara) & Accelerator Technologies Institute of Ankara University Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 27

28 TARLA tesisinin şematik çizimi [1] Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 28

29 İlk elektron demeti... [1] (11 Nisan 2013) Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 29

30 Kaynaklar [1] Ö. Yavaş, Türk Hızlandırıcı Merkezi Projesi sözlü sunumu, Ulusal Proton Hızlandırıcıları Çalıştayı, 2013, Sanaem-TAEK, Ankara. [2] B. Ketenoğlu, GeV Enerjili Elektron-Pozitron Çarpıştırıcıları ve SASE Serbest Elektron Lazerleri İçin Doğrusal Elektron Hızlandırıcılarının Optimizasyonu, Doktora Tezi, 2011, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [3] TESLA technical design report (TDR), part V the X-ray free electron laser DESY, Germany. [4] Chao, A. Wu Handbook of Accelerator Physics and Engineering. World Scientific. [5] Biagini, M. E SuperB progress reports, the collider. INFN, Italy. [6] FLASH brochure on: [7] Wangler, T RF Linear Accelerators. Wiley-Interscience Publication Hüpp Semineri, DESY, Hamburg 30

31 Umarım sizleri fazla sıkmadım???