IV. UPHDYO 2-5.09.2008, Bodrum ParçacıkHızlandırıcıları DÜNYADAKİ DURUM ve EPAC08 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ Ankara Üniversitesi, Fizik Müh. Bölümü 1
21. Yüzyılın Jenerik Teknolojileri Parçacık Hızlandırıcı Teknolojileri 21. yüzyıla yön veren yaklaşık 10 jenerik teknolojiden birisidir. Uzay Teknolojileri, Nükleer Teknoloji, Biyoteknoloji, Nanoteknoloji, İletişim Teknolojileri, Malzeme Teknolojileri, Enerji Teknolojileri diğer jenerik teknolojiler olarak sayılabilir. 2
Hızlandırıcıların Kullanımı Parçacık Fiziği ğ Gıda Mühendisliğiğ Nükleer Fizik Kimya İkincil Demetler Biyoloji Nötron Kaynağı ğ Jeoloji Sinkrotron Işınımı Arkeoloji Serbest Elektron Lazeri Savunma sanayii İyon İmplantasyonu Maden Sanayii Radyoterapi, Nükleer Tıp, Enerji Üretimi (EA) Malzeme Bilimi Yarı İletkenler ~250 Alt Alan... 3
Hızlandırıcı Teknolojilerinin Dünyadaki Dağılımı JLab High Gradient JLab CESR CERN DESY/TESLA TU Darmstadt KEK LANL FNAL ANL Peking University Center for Advanced Technology, Indore CEA Orsay Australian National University CEA Saclay INFN Genoa INFN Legnaro INFN Milan 4
Hızlandırıcıya Dayalı Ar-Ge ve Teknoloji jig Geliştirme i 5
ABD de Durum Ulusal Araştırma Merkezleri (Fermilab, SLAC, Argonne, Brookhaven, LosAlamos, Berkeley, y,j Jefferson, Oak Ridge) (Herbirinin yıllık bütçesi: ~ 300 Milyon USD) Onlarca hızlandırıcı laboratuvarı ve projesi Gelecek 25 Yılda 25 dev projeden 17 si doğrudan hızlandırıcı teknolojilerine dayalı (2025 e kadar) (Teknoloji Geliştirme, Enerji, Güvenlik, İletişim v.b. alanlarda) 6
ABD deki Hızlandırıcı Merkezleri 7
AB de Durum Ulusal Hızlandırıcı Merkezleri (DESY, SRS, RAL, 4GLS, GSI v.b.) Uluslararası Merkezler: - Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN, Cenevre, İsviçre) i ) (Dünya nın en büyüğü) - ESRF (Grenoble, Fransa) - ELETTRA (Trieste, İtalya) 8
Avrupa da Hızlandırıcı Merkezleri 9
Avrupa Nükleer Araştırmalar CERN Merkezi European Organization for Nuclear Research Cenevre-İsviçre http://www.cern.ch ch 10
Large Hadron Collider (LHC), Çevresi 27 km, Yerin 100 m altında, proton-proton çarpıştırıcısı, 2008 de çalışacak, 4 büyük dedektör (deney) mevcut, Türkiye ikisinde (ATLAS, CMS) yer alıyor. CERN SPS Fransa LHC İsviçreç Airport CENEVRE 11
14.04.2008 de TAEK-CERN Anlaşması İmzalandıl d 4-5 Yıl içinde tam üyelik öngörülüyor 12
CERN e Üye Ülkeler (20) Kurucu üyeler: Belçika, Almanya, Danimarka, Fransa, Hollanda, İngiltere, İsviçre, İsveç, İtalya, Norveç, Yunanistan, Yugoslavya Sonradan Üye Olanlar: Avusturya, y, İspanya, p y, Portekiz, Finlandiya, y, Polonya, y, Macaristan, Çek Cumhuriyeti, Slovak Cumhuriyeti, Bulgaristan Gözlemci Statüsündekiler: A.B.D., Rusya, Türkiye, Hindistan, Japonya, İsrail, Mısır, Rusya, AB Komisyonu, UNESCO 13
CERN 2008 LHC Çalışacak Proton-proton (pp) collider C= 27 km, Ecm=14 TeV, L=10^(34) ATLAS CMS ALICE LHC-B 14
15
16
17
18
19
I. CERN Türk Günü 13 Ağustos 2005, CERN 20
Japonya da Durum TSUKUBA Bilim Kenti (1962) Büyük ölçekli Bilim Kentleri KEK (Japon Yüksek k Enerji Fiziği i ia Araştırmaları Enstitüsü). Tsukuba nın en büyük enstitüsü. JAERI (Atom Enerjisi Kurumu) Laboratuvarları ve Projeleri Üniversitelerin Hızlandırıcı Laboratuvarları (Sadece Osaka Üniversitesinde 5 Hızlandırıcı) 21
Japonya da Hızlandırıcı Merkezleri KEK, Tsukuba ve Diğerleri 22
Tsukuba Bilim Kenti, Japonya ~ 40 Enstitü, 4 Üniversite Japon Modeli 23
Önemli Hızlandırıcı Merkezleri Dünyadaki önemli merkezler (kıtalara göre) ve TAC ın yeri Turkish Accelerator Center (TAC) 24
Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) Projesi http://thm.ankara.edu.tr 25
THM Projesinin Amacı Ülkemizin i ilk Hızlandırıcı Enstitüsünü ve Hızlandırıcı Kompleksini hayata geçirmek, Ülkemizde Hızlandırıcıya dayalı teknolojilerin Ar-Ge de kullanımını sağlamak, Ülkemizde ileri teknoloji ürünlerinin geliştirilmesi ve üretilmesini gerçekleştirerek refah düzeyi yüksek bir ülke haline gelmek, Teknoloji ithal eden değil, ihraç eden ülkeler sınıfına katılmak için gereken alt yapıyı y oluşturmak. ş Türkiye nin Dünya da üreten, rekabet eden, refah düzeyi yükselmiş, ş,g güçlü ve kalkınmış ş bir ülke olması çabalarına somut katkılar sağlamak. 26
YUUP Aşaması nın Hedefleri A. Türk Hızlandırıcı Merkezinin Teknik Tasarım Raporunu (TTR) Yazmak Sinkrotron Işınımı (3.5 GeV Pozitron Demeti) Serbest Elektron Lazeri (1 GeV Elektron Demeti) Parçacık Fabrikası (Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı) Proton Hızlandırıcısı (100 MeV ve 1 GeV Proton Demeti) Tesislerinin teknik donanım ve araştırma potansiyelinin detaylı olarak rapor edilmesi. 27
YUUP Aşaması nın Hedefleri B. İlk (Pilot) Tesisinin Kurulması * (Infrared FEL & Bremsstrahlung) 15-45 MeV lik elektron demetlerinden osilatör modda elde edilecek kızılötesi serbest elektron lazeri temel ve uygulamalı bilimlerde l Ar-Ge çalışmaları lrı iinklln için kullanmak. k (2 185 mikronluk IR-SEL) (NIR, MIR, FIR) Nanoteknoloji Biyoteknoloji Yarı İletken Teknolojisi Medikal Uygulamalar Foto Kimya, Foto Biyoloji, Foto Jeoloji * Binaların temeli 2008 yazında atılacak (A.Ü. Gölbaşı Kampüsü). 28
YUUP Aşaması nın Hedefleri C. Hızlandırıcı Teknolojileri Enstitüsü nü kurmak A.Ü. Senatosu 14.04.2008 tarihinde kabul etti. YÖK Genel Kurulu 12.08.2008 tarihinde onayladı. Kuruluşun 2008 yılında tamamlanması bkl bekleniyor. 29
Bölgemizdeki idkii Işınım Kaynağı Projeleri
Bölgemizdeki SR Projeleri SESAME (Ürdün) Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East 31
32
33
Table 1. Phase One Beamlines at SESAME 1. 2. No. Beamline MAD Protein Crystallogphy PES and Photoabsorption spectroscopy Energy Range 5-15 kev Source type MPW (Invacuum undulator in phase 2) 5-1000 ev Undulator Champions Vlassi, Shoham, Salman, Rizkallah, Hasnain & Wakatsuki Hamdan, Baig, Mansouri & Hussain 3. SAX/WAXS 10 kev Undulator Sayers 4. XAFS/XRF 3-30 kev 5. Powder Diffraction 3-25 kev 6. IR Spectromic roscopy 0.01-1 ev 2.5 Tesla MPW 2.5 Tesla MPW Large Aperture Bending magnet Sagi, Mahmood, Hamdan & Hasnain Ozdas & Pantos Mahmood & Sagi 34
Table 2. Candidates for phase two beamlines. These could be established by 2011 if 2 beamlines per year are built from year 2 of the start of SESAME operation. No. Beamline Energy Range Source type 1. 2. High resolution, Large unit cells PX with tunability at Se Chemical (small molecules) crystallography d12 kev 12keV 3. Soft X-ray MCD 1-5keV 4. UV CD for Biology 3-10 ev 5. Micro-Diffraction 10 kev 6. High Resolution UV Absorption and Photoelectron t Spectroscopy 5-100 ev 3.5 Tesla SC MPW 2.5 Tesla MPW Helical Undulator Bending Magnet In-vacuum undulator Bending Magnet 35
36
37
38
CANDLE (Ermenistan) Center for the Advancement of Natural Discoveries using Light Emission 39
CANDLE 3 Gev lik Sinkrotron, 216 m Çevre Üçüncü nesil sinkrotron ışınımı 2007 yılında çalışmaya ş başlaması ş planlanmış ş Toplam maliyet: ~ 50 milyon $ 40
41
CANDLE elektron demeti parametreleri 5-5050 kev spektral aralığındaki yüksek akıya sahip photonlarla yüksek parlaklık elde etmek için tasarlanmıştır. Elektron enerjisinin 3 GeV olduğu nominal çalışma durumunda; 1.354 Tesla magnetik alanlı l eğici i magnetten 81k 8.1 kev, 2T Tesla magnetik alanlı l wigglerden 12 kev kritik foton enerjisi elde edilebilir. Toplam 16 eğici magnet ucu mümkündür. Bu uçların herbiri,her bir eğici magnetten aynı zamanda üç kullanıcının deney yapabilmesine imkan tanıyan üç foton demet hattına ayrılabilir. Toplam 48 kullanıcı dipol demet hatlarında çalışabilir. Depolama halkasının düz kısımlarına 13 wiggler yerleştrimek mümkündür. Bunların her bir ucu iki kullanıcı demet hattını destekleyebilir. Toplam 26 kullanıcı bu tür demet hatlarıyla çalışabilir. Toplam 74 Deney İstasyonu 42
The CANDLE photon beam spectral flux from bending magnet, undulator and two type of wigglers 43
The CANDLE photon beam spectral brightness from bending magnet, undulator and two type of wigglers 44
Temel ve Uygulamalı Araştırmalarda SI nın Tipik Kullanım Alanları Medikal görüntüleme ve radyasyon terapi Angiography Bronchography Mammography Computed Tomography Microbeam Radiation Therapy Photon Activation Therapy 45
Malzeme bilimi High temperature superconductivity Magnetism and magnetic materials Complex materials Heavy fermion behavior 2D Charge -Density-Wave materials Nano-structure and semiconductors Polymers, Biomaterials and Soft matter 46
Mikromekanik ve Nanoteknoloji Membranes, Signaling and Transport Macromolecular assemblies and machines Microelectronic Device Technology Micromachining and Microfabrication Optoelectronics and Semiconductor Manufacturing Crystallographic Nanotechnology. 47
Makromoleküler Kristal İnceleme High Capacity Crystallography Enzyme Mechanizm Supra-molecular structure Molecular Recognition Nuclear Acids Structural Genomics Protein Structure Drug design 48
Çevre Determination of heavy metals, radionuclides, toxic organic compounds; Investigation of migration ways and accumulation places of these contaminants; t Investigation of their utilization, identification and dead-end end products; Investigation of influence of contaminants on ecosystem; Development of ft tools for environment monitoring. i 49
Kimya Chemical Dynamics Heterogeneous Nanoscale chemistry Biochemistry Dynamics of Radicals Catalytic Interfaces Organic Crystal Chemistry 50
European Particle Accelerator Conference (EPAC) I. European Particle Accelerator Conference EPAC88 (Roma, İtaly) (İki yılda bir..) VII. (Wien,EPAC00), VIII. (Paris, EPAC02), IX. (İsviçre, EPAC04), X. (Edinburgh, EPAC06) XI. European Particle Accelerator Conference (EPAC08) 23-2727 July 2008, Genoa, İtaly http://www.epac08.org Yaklaşık 1000 Bilim insanı ve 50 firma 51
EPAC08 ANA KONU BAŞLIKLARI Circular Colliders Neutrino Factories Linear Colliders Hadron Accelerators Synchrotron Light Sources Free Electron Lasers 52
EPAC08 Beam Dynamics and Electromagnetic Fields Accelerator Technologies Applications i of Accelerators Beam Instrumentation and Feedback Lepton Accelerators New Acceleration Techniques Accelerators for Therapy 53
EPAC08 EPAC ta Sunulan Ödüller (Prizes) Best Posters (2) EPS-AG* Sacherer Prize (Winner 08 : V. Danilov, SNS, New technique) EPS-AG Budker Prize (Winner 08 : N. Holdkamp, ITER, Original contrib. to field) EPS-AG Wideroe Prize (Winner 08 : A. Chao, SLAC, Outstanding work in field) *EPS-AG (European Physical Society Accelerator Group) 54
EPAC08 de Türk Hızlandırıcı Merkezi ile ilgili sunulan bd bildiriler A. Aksoy et al. The Status of Turkish Accelerator Complex Bildiri kodu: WEPP124 A. Aksoy et al. The Status of TAC Infrared Free Electron Laser (IR FEL) Facility Bildiri kodu: MOPC001 55
Hızlandırıcı Konferansları Particle Accelerator Conference (PAC) Amerika da 1965 ten beri 2 yılda bir çift yıllarda yapılıyordu En son yapılan PAC: PAC07 (2007, 21. cisi, ABD) European Particle Accelerator Conference (EPAC) Avrupa da 1988 den beri 2 yılda bir tek yıllarda yapılıyordu En son yapılan EPAC: EPAC08 (2008, 11.cisi, İtalya) Asian Particle Accelerator r Conference nc (APAC) Asya da 1998 den beri 3 yılda bir yapılıyordu En son yapılan APAC: APAC07 (2007, 4.cüsü, ü Avustralya) 56
Konferans Serisi için Son Düzenleme 2009 yılından itibaren ib konferansın yeni adı: INTERNATIONAL PARTICLE ACCELERATOR CONFERENCE (IPAC) Yıllık olarak sırasıyla Amerika, Asya ve Avrupa kıtalarında yapılacak. IPAC 2009: Amerika (Vencouver, Canada) IPAC 2010: Asya (Kyoto, Japan) IPAC 2011: Avrupa (Şehir, Ülke) 57
Teşekkürler ş http://thm.ankara.edu.tr yavas@eng.ankara.edu.tr 58