مختبر SLAC الوطني للمسرعات

كان المُسرِّع الرئيسي مُسرِّعًا خطيًا بترددات الراديو، يُسرِّع الإلكترونات والبوزيترونات حتى طاقة 50 جيجا إلكترون فولت  . بطول 3.2 كيلومتر ( ميلين) ، ^{[ 2 ] : 55،} كان هذا المُسرِّع أطول مُسرِّع خطي في العالم، ووُصف بأنه "أكثر جسم مستقيم في العالم". ^{[ 20 ]} حتى عام 2017، عندما افتُتح ليزر الإلكترون الحر للأشعة السينية الأوروبي . يقع المُسرِّع الرئيسي على عمق 9 أمتار (30 قدمًا) تحت سطح الأرض ^{[ 2 ] : 59،} ويمر أسفل الطريق السريع بين الولايات 280. أما معرض الكليسترون الموجود فوق خط الحزمة ، فكان أطول مبنى في الولايات المتحدة حتى اكتمال مقياسي التداخل التوأم لمشروع ليجو في عام 1999. ويمكن تمييزه بسهولة من الجو، ويُشار إليه كنقطة مرجعية مرئية على الخرائط الملاحية. ^{[ 21 ]}    

أصبح جزء من المسرع الخطي الأصلي الآن جزءًا من مصدر الضوء المتماسك الخطي. ^{[ 22 ]}

كان مصادم ستانفورد الخطي مُسرِّعًا خطيًا يُستخدم لتصادم الإلكترونات والبوزيترونات في مركز ستانفورد للمسرعات الخطية (SLAC). ^{[ 23 ]} بلغت طاقة مركز الكتلة حوالي 90 جيجا إلكترون فولت ، وهي تساوي كتلة بوزون Z ، الذي صُمِّم المسرع لدراسته. اكتشف طالب الدراسات العليا باريت د. ميليكين أول حدث لبوزون Z في 12 أبريل 1989، أثناء مراجعته لبيانات الحاسوب من كاشف مارك II في اليوم السابق. ^{[ 24 ]} جُمعت غالبية البيانات بواسطة الكاشف الكبير في مركز ستانفورد للمسرعات الخطية، الذي بدأ تشغيله عام 1991. على الرغم من أن مصادم الإلكترون-بوزيترون الكبير في سيرن ، الذي بدأ تشغيله عام 1989، طغى عليه إلى حد كبير، إلا أن حزمة الإلكترونات عالية الاستقطاب في مصادم ستانفورد الخطي (حوالي 80% ^{[ 25 ]} ) أتاحت إجراء قياسات فريدة، مثل انتهاك التكافؤ في اقتران بوزون Z مع كوارك b. ^{[ 26 ]} 

في الوقت الحالي لا يدخل أي شعاع إلى الأقواس الجنوبية والشمالية في الجهاز، مما يؤدي إلى التركيز النهائي، لذلك تم إيقاف تشغيل هذا القسم لتشغيل الشعاع في قسم PEP2 من محطة تبديل الشعاع.

كان كاشف SLAC الكبير (SLD) الكاشف الرئيسي لمصادم ستانفورد الخطي. وقد صُمم في الأساس للكشف عن بوزونات Z الناتجة عن تصادمات الإلكترون-بوزيترون في المسرع. بُني الكاشف عام 1991، وعمل من عام 1992 إلى عام 1998. ^{[ 27 ]}

بدأ مشروع PEP (مشروع البوزيترون والإلكترون) عملياته في عام 1980، بطاقة مركز كتلة تصل إلى 29  جيجا إلكترون فولت. في ذروة نشاطه، ضمّ PEP خمسة كواشف جسيمات كبيرة، بالإضافة إلى كاشف سادس أصغر. وقد استفاد من خدمات PEP حوالي 300 باحث. توقف PEP عن العمل في عام 1990، وبدأ بناء PEP-II في عام 1994. ^{[ 28 ]}

من عام 1999 إلى عام 2008، كان الغرض الرئيسي من المسرع الخطي هو حقن الإلكترونات والبوزيترونات في مسرع PEP-II، وهو مصادم إلكترون-بوزيترون مزود بحلقتين تخزين يبلغ محيطهما 2.2 كيلومتر (1.4 ميل) . استضاف مسرع PEP-II تجربة BaBar ، وهي إحدى تجارب B-Factory التي تدرس تناظر الشحنة والتكافؤ .  

يُعدّ مصدر إشعاع السنكروترون في جامعة ستانفورد (SSRL) مرفقًا مخصصًا لاستخدام ضوء السنكروترون، ويقع في حرم مركز ستانفورد للمسرع الخطي (SLAC). بُني في الأصل لأبحاث فيزياء الجسيمات، واستُخدم في التجارب التي اكتُشف فيها ميزون J/ψ . ويُستخدم حاليًا حصريًا لتجارب علوم المواد وعلم الأحياء، التي تستفيد من إشعاع السنكروترون عالي الكثافة المنبعث من حزمة الإلكترونات المخزنة لدراسة بنية الجزيئات. في أوائل التسعينيات، بُني حاقن إلكتروني مستقل لحلقة التخزين هذه، مما سمح لها بالعمل بشكل مستقل عن المسرع الخطي الرئيسي.

يلعب مركز SLAC دورًا أساسيًا في مهمة وتشغيل تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما، الذي أُطلق في أغسطس 2008. وتتمثل الأهداف العلمية الرئيسية لهذه المهمة فيما يلي:

• لفهم آليات تسارع الجسيمات في النوى المجرية النشطة ، والنجوم النابضة، وبقايا المستعرات العظمى
• لحل مشكلة انبعاثات أشعة غاما في السماء: مصادر غير محددة وانبعاثات منتشرة
• لتحديد سلوك الطاقة العالية لانفجارات أشعة غاما والظواهر العابرة
• لاستكشاف المادة المظلمة والفيزياء الأساسية

يقع معهد كافلي لفيزياء الجسيمات وعلم الكونيات (KIPAC) جزئيًا في أراضي SLAC، بالإضافة إلى وجوده في الحرم الجامعي الرئيسي لجامعة ستانفورد.

معهد ستانفورد PULSE (PULSE) هو مختبر مستقل تابع لجامعة ستانفورد، ويقع في المختبر المركزي في مركز SLAC. أنشأت جامعة ستانفورد معهد PULSE عام ٢٠٠٥ لمساعدة أعضاء هيئة التدريس في ستانفورد وعلماء SLAC على تطوير أبحاث الأشعة السينية فائقة السرعة في مركز LCLS. يمكنكم الاطلاع على منشورات أبحاث PULSE هنا .

مصدر الضوء المتماسك الخطي (LCLS) هو مرفق ليزر إلكتروني حر يقع في مركز SLAC. يُعدّ LCLS إعادة بناء جزئية للثلث الأخير من المسرّع الخطي الأصلي في SLAC، ويمكنه توليد إشعاع سينيّ شديد الكثافة لأغراض البحث في عدد من المجالات. وقد حقق أول انبعاث ليزري له في أبريل 2009. ^{[ 29 ]}

يُنتج الليزر أشعة سينية عالية الطاقة، تفوق سطوع مصادر السنكروترون التقليدية بـ ^10⁹ مرة، وهو أقوى مصدر للأشعة السينية في العالم. يُمكّن نظام LCLS من إجراء تجارب جديدة متنوعة، ويُحسّن الطرق التجريبية الحالية. غالبًا ما تُستخدم الأشعة السينية لالتقاط صور للأجسام على المستوى الذري قبل تدمير العينات. يتراوح طول موجة الليزر من 6.2 إلى 0.13  نانومتر (200 إلى 9500 إلكترون فولت) ^{[ 30 ] [ 31 ]} ، وهو قريب من عرض الذرة، مما يوفر معلومات دقيقة للغاية لم تكن متاحة سابقًا. ^{[ 32 ]} إضافةً إلى ذلك، يتميز الليزر بقدرته على التقاط الصور بسرعة غالق تُقاس بالفمتوثانية، أي جزء من مليون مليار جزء من الثانية، وهو أمر ضروري لأن شدة الشعاع غالبًا ما تكون عالية بما يكفي لانفجار العينة في غضون جزء من مليون مليار جزء من الثانية. ^{[ 33 ] [ 30 ]}

يهدف مشروع LCLS-II إلى تطوير نظام LCLS بشكل جذري من خلال إضافة شعاعين ليزريين جديدين للأشعة السينية. سيستفيد النظام الجديد من نفق قائم بطول 500 متر (1600 قدم) لإضافة مُسرِّع فائق التوصيل جديد بطاقة 4 جيجا إلكترون فولت، ومجموعتين جديدتين من المُموجات لزيادة نطاق الطاقة المتاح لنظام LCLS. قد تشمل الإنجازات الناتجة عن استخدام هذه القدرات الجديدة اكتشاف أدوية جديدة، وحواسيب من الجيل التالي، ومواد جديدة. ^{[ 34 ]}   

 في عام ٢٠١٢، أُعيد تشغيل الثلثين الأولين (حوالي ٢ كم) من مُسرِّع SLAC الخطي الأصلي لإنشاء مرفق جديد للمستخدمين، وهو مرفق الاختبارات التجريبية المتقدمة للمُسرِّعات (FACET). كان هذا المرفق قادرًا على توليد حزم إلكترونية (وبوزيترونية) بطاقة ٢٠  جيجا إلكترون فولت وكثافة ٣ نانو كولوم، بأطوال حزم قصيرة وأحجام بقع صغيرة، مما يجعله مثاليًا لدراسات تسريع البلازما المدفوعة بالحزم . ^{[ ٣٥ ]} توقف المرفق عن العمل في عام ٢٠١٦، حيث يشغل مشروع LCLS-II الثلث الأول من مُسرِّع SLAC الخطي. أعاد مشروع FACET-II تشغيل الحزم الإلكترونية في الثلث الأوسط من المُسرِّع الخطي لاستكمال دراسات تسريع البلازما المدفوعة بالحزم في عام ٢٠٢١. 

يُعدّ مُسرّع اختبار المصادم الخطي التالي (NLCTA)  مُسرّعًا خطيًا عالي السطوع لحزمة الإلكترونات بطاقة تتراوح بين 60 و120 ميغا إلكترون فولت، ويُستخدم لإجراء تجارب على تقنيات متقدمة لمعالجة وتسريع الحزم. ويقع في المحطة الطرفية B التابعة لمختبر SLAC. ^{[ 36 ]}

يقوم مركز SLAC أيضًا بإجراء أبحاث نظرية في فيزياء الجسيمات الأولية، بما في ذلك في مجالات نظرية المجال الكمي ، وفيزياء المصادمات، وفيزياء الجسيمات الفلكية ، وظواهر الجسيمات.