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<!DOCTYPE html>

<title>CERN Hadron Linacs</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">CERN Hadron Linacs</span></h1>

</header>

</div>

<th colspan="2">CERNs Beschleunigerkomplex

</th></tr>

<tr>

</th></tr>

<tr>

<th colspan="2">Liste der aktuellen <br> <a href="Teilchenbeschleuniger" title="Teilchenbeschleuniger">Teilchenbeschleuniger</a> am CERN

</th></tr>

<tr>

<td><a class="mw-selflink-fragment" href="#LINAC_2">Linac 2</a></td>

<td>Beschleunigt <a href="Proton" title="Proton">Protonen</a>

</td></tr>

<tr>

<td><a class="mw-selflink-fragment" href="#LINAC_3">Linac 3</a></td>

<td>Beschleunigt <a href="Ion" title="Ion">Ionen</a>

</td></tr>

<tr>

<td><a class="mw-selflink-fragment" href="#LINAC_4">Linac 4</a></td>

<td>Beschleunigt negative <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">Wasserstoffionen</a>

</td></tr>

<tr>

<td>Bremst <a href="Antiproton" title="Antiproton">Antiprotonen</a>

</td></tr>

<tr>

<td>Kollidiert Protonen oder schwere Ionen

</td></tr>

<tr>

<td>Beschleunigt Bleiionen

</td></tr>

<tr>

<td>Beschleunigt Protonen oder Ionen

</td></tr>

<tr>

<td>Beschleunigt hauptsächlich Protonen

</td></tr>

<tr>

<td>Beschleunigt unter anderem Protonen

</td></tr></tbody></table>

<p>Die <b>CERN Hadron Linacs</b> sind eine Gruppe von <a href="Teilchenbeschleuniger" title="Teilchenbeschleuniger">Teilchenbeschleunigern</a> in der physikalischen Großforschungseinrichtung <a href="CERN" title="CERN">CERN</a>. Bei ihnen handelt es sich um <a href="Linearbeschleuniger" title="Linearbeschleuniger">Linearbeschleuniger</a> (<b>Lin</b>ear <b>Ac</b>celerators), die Strahlen von <a href="Hadron" title="Hadron">Hadronen</a> beschleunigen, bevor sie von den nachfolgenden Beschleunigern sowie Experimenten am CERN weiterverwendet werden.

</p>

<div class="gallerytext">Linac 1, im Einsatz von 1958 bis 1992</div>

</li>

<div class="gallerytext">Linac 2, von 1978 bis 2018 zum Beschleunigen von Protonen genutzt</div>

</li>

<div class="gallerytext">Linac 3, zurzeit zum Beschleunigen von Ionen genutzt</div>

</li>

<div class="gallerytext">Linac 4, ersetzt Linac 2 ab 2020 und beschleunigt negative Wasserstoffionen.</div>

</li>

</ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Linac_1">Linac 1 <span id="Linac_1"></span></h2></div>

<p><i>Linac 1</i> war <a href="CERN" title="CERN">CERNs</a> erster <a href="Linearbeschleuniger" title="Linearbeschleuniger">Linearbeschleuniger</a> und beschleunigte Protonen auf 50 MeV, um sie in das <a href="Proton_Synchrotron" title="Proton Synchrotron">Proton Synchrotron</a> (PS) zu injizieren. Die Maschine wurde Anfang der 1950er-Jahre entwickelt, basierend auf dem Design eines ähnlichen Beschleunigers am <a href="Atomic_Energy_Research_Establishment" title="Atomic Energy Research Establishment">AERE</a> in England.<sup id="cite_ref-linac1history_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-linac1history-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

Im Jahr 1958 wurden erstmals Protonen beschleunigt, bei einem Strom von 5 mA und einer Pulslänge von 20 μs. Diese Werte entsprachen dem damaligen Weltrekord.<sup id="cite_ref-linac1history_1-1" class="reference"><a href="#cite_note-linac1history-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

Im September 1959 wurde die angestrebte Energie von 50 MeV erreicht, womit der Beschleuniger komplett funktionsfähig war.<sup id="cite_ref-linac1history_1-2" class="reference"><a href="#cite_note-linac1history-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Von da an durchlebte Linac 1 eine Phase konstanter Verbesserungsmaßnahmen und schneller technischer Entwicklungen, die ihren Höhepunkt 1978 erreichten, als ein maximaler Protonenstrom von 70 mA bei Pulslängen von 100 μs erzielt wurde.<sup id="cite_ref-linac1history_1-3" class="reference"><a href="#cite_note-linac1history-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

Ab 1972 lieferte Linac 1 die Protonen nicht mehr direkt zum PS, sondern zum neu fertiggestellten <a href="Proton_Synchrotron_Booster" title="Proton Synchrotron Booster">Proton Synchrotron Booster</a> (PSB). Der PSB war gebaut worden, um schon vor dem Eintritt in den PS höhere Protonenenergien zu erreichen.

</p><p>Nachdem Linac 2 im Jahr 1978 die Beschleunigung von Protonen übernommen hatte, wurde Linac 1 weiter verwendet als zuverlässige Prüfanlage neuer Entwicklungen. Beispielsweise wurde der Radiofrequenz-Quadrupol getestet, der im Jahr 1984 den ursprünglichen 500 <a href="Elektronenvolt" title="Elektronenvolt">keV</a>-<a href="Cockcroft-Walton-Beschleuniger" title="Cockcroft-Walton-Beschleuniger">Cockcroft-Walton-Beschleuniger</a> ersetzte. Zusätzlich wurden Methoden zur Erzeugung und Beschleunigung von <a href="Deuteron" title="Deuteron">Deuteronen</a>, <a href="Alphastrahlung" title="Alphastrahlung">α-Teilchen</a> und <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">H<sup>−</sup></a>-Ionen entwickelt. Letztere wurden als Teststrahlen für den Low Energy Antiproton Ring (LEAR) genutzt.<sup id="cite_ref-linac1history_1-4" class="reference"><a href="#cite_note-linac1history-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Ab Ende 1986 wurde Linac 1 ebenfalls zur Beschleunigung von <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a>- und <a href="Schwefel" title="Schwefel">Schwefel</a>-Ionen verwendet.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Linac 1 wurde bis 1992 für Experimente eingesetzt.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Linac_2">Linac 2 <span id="Linac_2"></span></h2></div>

<p>Im Laufe der Jahre wurde deutlich, dass Linac 1 nicht mehr mit den technischen Fortschritten der anderen Maschinen in CERNs Beschleunigeranlage mithalten konnte. Ursprünglich wurde diskutiert, Linac 1 einem großen Upgrade zu unterziehen, anstatt eine komplett neue Maschine zu bauen. Es wurde jedoch schnell klar, dass ein solches Upgrade fast so teuer sein würde wie eine komplette Neukonstruktion. Zusätzlich würde der Bau eines neuen Linacs einen reibungslosen Übergang vom einen Linearbeschleuniger zum anderen ohne große Unterbrechungen gewährleisten. Aus diesen Gründen wurde im Jahr 1963 der Bau eines neuen Linearbeschleunigers, <i>Linac 2</i>, beschlossen.

Dieser beschleunigte die Protonen auf die gleiche Energie wie Linac 1 (50 MeV), lieferte jedoch intensivere Protonenstrahlen bei bis zu 150 mA und einer längeren Pulsdauer von 200 μs.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Der Bau von Linac 2 begann im Dezember 1973, mit einem Budget von 21,3 Millionen <a href="Schweizer_Franken" title="Schweizer Franken">CHF</a>, und wurde 1978 abgeschlossen.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Im Laufe seines Betriebs wurde Linac 2 mehrfach modernisiert. Die wichtigste Verbesserungsmaßnahme war der Einbau des Radiofrequenz-Quadrupols, der den 750 <a href="Elektronenvolt" title="Elektronenvolt">keV</a>-<a href="Cockcroft-Walton-Beschleuniger" title="Cockcroft-Walton-Beschleuniger">Cockcroft-Walton-Beschleuniger</a> im Jahr 1993 ersetzte. Damit konnte der Ausgangsstrom auf 180 mA erhöht werden.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Linac_3">Linac 3 <span id="Linac_3"></span></h2></div>

<p><i>Linac 3</i> wurde im Tunnel des Linac 1 gebaut und im Sommer 1994 in Betrieb genommen. Dieser Linearbeschleuniger wurde speziell für die Beschleunigung schwerer Ionen konstruiert: hauptsächlich <a href="Blei" title="Blei">Blei</a>-Ionen, die dem PSB, dem <a href="Large_Hadron_Collider" title="Large Hadron Collider">Large Hadron Collider</a> (LHC) sowie den Targetexperimenten (siehe <a href="Colliding-Beam-Experiment" title="Colliding-Beam-Experiment">Colliding-Beam-Experiment</a>) am <a href="Super_Proton_Synchrotron" title="Super Proton Synchrotron">SPS</a> und am <a href="Low_Energy_Ion_Ring" title="Low Energy Ion Ring">LEIR</a> zur Verfügung gestellt werden. Als LEIR in Betrieb genommen wurde, wurden zusätzlich Sauerstoff-Ionen beschleunigt.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Ab 2013 wurde Linac 3 angepasst, um im Jahr 2015 <a href="Argon" title="Argon">Argon</a>-Ionen zu beschleunigen. Diese wurden vom Experiment NA61/SHINE genutzt.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Gleichermaßen beschleunigte Linac 3 im Jahr 2017 <a href="Xenon" title="Xenon">Xenon</a>-Ionen für NA61/SHINE. Am 12. Oktober 2017 wurden diese in den LHC injiziert; zum ersten Mal wurden dort Xenon-Ionen beschleunigt und zur Kollision gebracht. Sechs Stunden lang nahmen die vier LHC-Experimente Daten kollidierender Xenon-Ionen auf.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Es wird erwartet, dass Linac 3 mindestens bis 2022 in Betrieb bleiben wird.<sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Linac_4">Linac 4 <span id="Linac_4"></span></h2></div>

<p><i>Linac 4</i> ist ein Linearbeschleuniger, der Linac 2 im August 2020 ersetzt hat.<sup id="cite_ref-Linac4awakens_13-0" class="reference"><a href="#cite_note-Linac4awakens-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Linac 4 beschleunigt negative <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">Wasserstoff</a>-<a href="Ion" title="Ion">Ionen</a> bis zu einer Energie von 160 MeV. Die Ionen werden in den PSB injiziert, wo dann beide Elektronen entfernt werden, sodass nur noch der Kern (ein Proton) übrig bleibt. Dadurch, dass zunächst Wasserstoff-Ionen anstelle von Protonen verwendet werden, wird der Strahlverlust am Injektionspunkt reduziert. Dies ermöglicht es auch, mehr Protonen im PSB anzusammeln, um sie dann weiter zu beschleunigen.<sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Mit einer Energie von 160 MeV<sup id="cite_ref-Linac4awakens_13-1" class="reference"><a href="#cite_note-Linac4awakens-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> erreicht Linac 4 mehr als drei Mal so viel Energie wie Linac 2.<sup id="cite_ref-Linac4awakens_13-2" class="reference"><a href="#cite_note-Linac4awakens-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das ermöglicht eine Verdoppelung der Intensität des Strahls im LHC. Dies ist Teil der Verbesserungen zu Erhöhung der <a href="Luminosit%C3%A4t" title="Luminosität">Luminosität</a> des LHC, wo bis 2029 eine Verzehnfachung gegenüber der ursprünglichen Konzeption angestrebt wird.<sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:CERN_Hadron_Linacs?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: CERN Hadron Linacs</a></span></b> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://videos.cern.ch/record/2305457">CERN Video: <i>Meet Linac4</i> (englisch)</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://videos.cern.ch/record/1275129">CERN Video: <i>Virtual Visit of the LINAC4 in 3D</i> (englisch)</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-linac1history-1"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-linac1history_1-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-linac1history_1-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-linac1history_1-2">c</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-linac1history_1-3">d</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-linac1history_1-4">e</a></sup></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://accelconf.web.cern.ch/accelconf/l92/papers/mo4-08.pdf">History, Developments and Recent Performance of the CERN Linac 1</a>, abgerufen am 18. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/about/accelerators/linear-accelerator-1">CERN Homepage: <i>Linear accelerator 1</i></a>, abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016890028790074X">B.H.Wolf et al. <i>Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A</i> Volume 258, Issue 1, 15 July 1987, Pages 1-8</a> <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/0168-9002%2887%2990074-X">10.1016/0168-9002(87)90074-X</a></span> 2011 Elsevier, abgerufen am 29. November 2011</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://cdsweb.cern.ch/record/43884/">CERN Document Server: <i>first tank of Linac 1</i></a>, abgerufen am 28. November 2011</span>

</li>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20171124211252/http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/l79/papers/s2-2.pdf">E. Boltezer et al.: <i>The New CERN 50-MeV LINAC</i> (1979)</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 24. November 2017 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>), abgerufen am 10. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://cds.cern.ch/record/414071"><i>Project study for a new 50 MeV linear accelerator for the C. P. S</i> (1973)</a>, abgerufen am 18. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://cds.cern.ch/record/1004186"><i>Linac4 Technical Design Report</i></a>, abgerufen am 18. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-8"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-8">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.researchgate.net/publication/42427392_Operation_of_the_GTS-LHC_Source_for_the_Hadron_Injector_at_CERN">L. Dumas et al.: <i>Operation of the GTS-LHC Source for the Hadron Injector at CERN</i></a>, abgerufen am 23. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-9"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-9">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://cds.cern.ch/record/2315132?ln=en">D Küchler et al.: <i>Never Run Your ECR Ion Source with Argon in Afterglow for 6 Months!</i></a>, abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-10"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-10">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20180720165734/http://shine.web.cern.ch/content/march-24-2015">SHINE Homepage: <i>NA61/SHINE Sheds Light on Strong Interactions</i></a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 20. Juli 2018 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>), abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-11"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-11">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/cern-people/updates/2017/10/lhc-report-xenon-action">CERN Homepage: <i>LHC report: xenon in action</i></a>, abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-12"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-12">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/about/accelerators/linear-accelerator-3">CERN Homepage: <i>Linear accelerator 3</i></a>, abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-Linac4awakens-13"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Linac4awakens_13-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Linac4awakens_13-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Linac4awakens_13-2">c</a></sup></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/news/news/accelerators/ls2-report-cerns-newest-accelerator-awakens">LS2 Report: CERN’s newest accelerator awakens</a>, abgerufen am 24. September 2020</span>

</li>

<li id="cite_note-14"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-14">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/about/accelerators/linear-accelerator-4">CERN Homepage: <i>Linear accelerator 4</i></a>, abgerufen am 20. Juli 2018</span>

</li>

<li id="cite_note-15"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-15">↑</a></span> <span class="reference-text"> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://home.cern/science/accelerators/high-luminosity-lhc"><cite>High-Luminosity LHC</cite></a> In: <cite>CERN</cite>. Abgerufen am 18. Januar 2024 (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rft.type=newspaperArticle&rft.subject=News&rft.title=High-Luminosity+LHC&rft.identifier=https%3A%2F%2Fhome.cern%2Fscience%2Faccelerators%2Fhigh-luminosity-lhc&rft.source=CERN&rft.language=en"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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