Pada Februari 1971, tes di Tevatron, fasilitas eksperimental terbesar di dunia pada waktu itu, dimulai
di Laboratorium Akselerator Nasional AS (NAL), yang sekarang dikenal sebagai Fermilab. Itu adalah cincin bawah tanah sepanjang 6,3 km, di mana proton dan antiproton harus berakselerasi ke kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
Taruhannya tinggi. Direktur NAL Bob Wilson telah berjanji kepada Departemen Energi AS untuk meluncurkan tevatron dalam lima tahun. Empat tahun setelah dimulainya proyek, yang menghabiskan $ 250 juta, fisikawan dihadapkan dengan masalah yang tidak dapat dipahami: magnet yang mempercepat partikel sudah terurai menjadi 0,2 GeV dalam semburan. Namun, untuk mengatasi masalah teknologi tinggi ini, solusi elegan berteknologi rendah diusulkan - seekor musang bernama Felicia.
Bagaimana tevatron bekerja
Tevatron , yang melayani sains hingga 2011, adalah rantai akselerator. Pada awalnya, molekul hidrogen didorong melalui dua akselerator linier, di mana mereka terionisasi, mencapai 400 MeV, menyumbangkan elektron dan berubah menjadi proton¹.
Proton dikirim ke synchrotron booster. Di sana mereka memperoleh energi 8 GeV, setelah itu mereka jatuh ke akselerator bantu lain (yang disebut injektor utama), yang membawa energi mereka ke 120 GeV atau 150 GeV. Gumpalan proton dengan energi 150 GeV segera disuntikkan ke cincin utama radius kilometer yang dikelilingi oleh magnet biasa dan superkonduktor. Di sana mereka berakselerasi ke 980 GeV dan memperoleh kecepatan 99,89% cahaya.
Sekitar 120 proton GeV membombardir target nikel dan menghasilkan antiproton. Mereka berkumpul di cincin terpisah, dan kemudian jatuh ke cincin utama, di mana mereka juga melaju ke 980 GeV. Dengan demikian, energi tabrakan sekitar 2 TeV terbentuk di tevatron. Rekor ini dipegang hampir seperempat abad sebelum pembangunan LHC.
Tes pertama
Pembangunan tevatron, 1969.Kembali pada tahun 1971, Tevatron tampak berbeda: tidak ada injektor utama dan sinkrotron utama, hanya cincin akselerator dengan diameter 4 mil. Ini menampung 774 magnet dipol yang mengendalikan berkas partikel, dan 240 magnet empat tiang yang memfokuskan balok².
Ini bukan magnet kulkas: masing-masing panjangnya 20 kaki dan beratnya hampir 13 ton. Dalam tes pertama, kedua magnet tersebut merusak isolasi fiberglass dari kumparan. Kemudian ini mulai diulang beberapa kali sehari, dan selama beberapa bulan para peneliti harus mengubah 350 magnet.
Meskipun demikian, pada 30 Juni 1971, fisikawan berhasil melakukan aliran partikel yang diarahkan ke seluruh cincin. Pada bulan Agustus, mereka berhasil menggerakkan arus dalam lingkaran sekitar 10.000 kali berturut-turut. Tetapi ketika mereka mencoba untuk mempercepat partikel di atas 7 MeV, magnetnya tertutup.
Fisikawan Ryuji Yamada, yang mengembangkan magnet dipol, akhirnya mengerti alasannya: ada debu logam di tabung vakum. "Ketika magnet menciptakan medan yang kuat," tulisnya, "pecahan logam jatuh ke celah magnet dan menghentikan aliran, karena mereka adalah bahan magnet yang lemah." Menjadi jelas bahwa Anda perlu menghapus semua fragmen tambahan, tetapi bagaimana caranya?
Solusi dari insinyur Inggris
Felicia muncul dari pipa vakum sepanjang 300 kaki.Untuk mencari "solusi dan ide yang akan menghemat uang," NAL mengundang insinyur Inggris Robert Sheldon. Dia menyarankan bahwa musang biasa bisa melakukan pekerjaan ini dengan berlari melalui tabung vakum seperti lubang kelinci. "Ferret digunakan dalam berburu bagian-bagian Yorkshire," tulis Frank Beck³, mantan direktur penelitian di Fermilab, "" Musang akan dengan mudah berlari melalui pipa, bahkan jika itu adalah perjalanan panjang ke tempat yang tidak diketahui. "
Pengiriman khusus dari peternakan bulu di Minnesota mengirim para ilmuwan musang terkecil yang mereka temukan. Felicia panjangnya 15 inci, dia memiliki bulu coklat dengan bintik-bintik putih di wajahnya, dan harganya $ 35.
Para ilmuwan menghentikan akselerator, memasang tali kekang di leher dan kaki belakang Felicia dan dengan bros yang terpasang. Setelah hewan melewati pipa, mereka ingin meregangkan poros dengan agen pembersih.
Tetapi Felicia segera menyadari bahwa tidak ada bau kelinci di sini dan menolak untuk naik ke cincin utama tabung hampa udara. Mungkin dia takut dengan lingkaran logam sempit dan gelap yang panjangnya empat mil.
Seorang teknisi memeriksa perangkat yang mengontrol sistem vakum di bagian synchroton 200 MeV raksasa yang sedang dibangun, sekitar tahun 1970.
Orang Amerika tidak menyerah. Mereka memindahkan musang pemberontak ke laboratorium, di mana mereka melatihnya untuk berlari melalui tabung-tabung fasilitas pengujian yang masih dalam pembangunan. “Dia diajari berlari sepanjang terowongan panjang sampai dia siap untuk mencoba salah satu bagian sepanjang 300 kaki yang direncanakan untuk dibuat tabung hampa udara di laboratorium mezzanine,” tulis Time⁴.
Menurut Beck, setelah lari pertama, Felicia tampak sedikit lelah dan malu, tetapi benar-benar sehat. Dia mengulurkan seluruh utas. Sesuai rencana, para pekerja menarik rol melalui tabung. Dia keluar tertutup debu.
Segera media menulis tentang Felicia yang pemberani. Setelah dia membuat tujuh balapan yang sukses, wartawan Time bertanya apakah dia membutuhkan asisten. Seorang pejabat tak dikenal menjawab: "Jika Felicia hamil, dia mungkin terjebak dalam tabung."
Menurut Valerie Higgins, arsiparis dan sejarawan Fermilab, Felicia tidak dalam bahaya. "Bagian yang dilaluinya sedang dibangun, sehingga tidak ada tekanan pada mereka. Mengenai macet atau mati lemas, orang bisa mengandalkan naluri alami musang yang tidak akan memanjat terowongan yang terlalu sempit, ”katanya.
Karyawan NAL memuja Felicia, memberi makan ayam, hati, kepala ikan, dan hidangan favoritnya - hamburger mentah. Beberapa karyawan bahkan membawa Felicia ke rumah mereka untuk malam itu.
Akhir percobaan
Felicia memeriksa tabung vakum terbuka di laboratorium meson.Sementara itu, insinyur Hans Kaucki menciptakan musang magnetik di cincin utama untuk menangani puing-puing. Dia mengamankan selusin disk Mylar ke batang stainless steel bersama dengan kabel stainless steel 700 meter yang fleksibel dan magnet permanen yang menarik logam. Kemudian dia menembakkan penemuannya melalui bagian cincin utama menggunakan udara terkompresi. "Dengan dua belas operasi, kita bisa menyelesaikan seluruh lingkaran," tulis Yamada. "Jadi kita bisa membersihkan seluruh pipa vakum, meskipun tidak sempurna."
Tapi itu bekerja dengan cukup baik, karena selama beberapa bulan ke depan tim ini terus meningkatkan energi, dan tidak ada satu sirkuit pun dalam sistem. 1 Maret 1972, para ilmuwan mempercepat akselerator menjadi 200 MeV.
Setelah selusin berjalan melalui pipa-pipa laboratorium mezzanine, yang setelah bergabung menjadi terlalu lama untuk Felicia, dia pensiun. Dia menghabiskan sebagian besar waktunya sebagai hewan peliharaan.
Musim semi berikutnya, FALICIA jatuh sakit di rumah petugas NAL Charles Cruz. Dia dibawa ke dokter hewan, tetapi pada 9 Mei 1972 dia meninggal karena pecahnya abses di saluran usus.
Setelah mati
Dalam berita kematian yang diterbitkan The Village Crier, tertulis bahwa ia direncanakan untuk membuat orang-orangan sawah dari Felicia yang akan mengingatkan tahap awal pengembangan NAL.
Potret FeliciaJika Felicia adalah taxidermed, maka tidak ada yang diketahui tentang ini. "Saya tidak menemukan bukti dan tidak ada yang ingat bahwa ini pernah terjadi," kata Higgins, yang mencari orang-orang yang bekerja dengan Felicia atau dapat mengetahui lebih banyak informasi tentang nasibnya setelah kematian. Sayangnya, terlalu sedikit saksi peristiwa itu yang selamat.
Sebagian besar artefak sejarah yang terkait dengan Fermilab berada di penyimpanan di bawah manajemen Higgins. Tapi apakah ada kemungkinan Felicia masih bersembunyi di suatu tempat jauh di rak?
"Itu tidak mungkin," kata Valerie, "Aku akan senang jika aku menemukannya, tetapi sekarang hampir tidak ada tempat di lemari besi di mana tidak ada yang melihat ke dalam waktu yang lama."
Hari ini Fermilab adalah salah satu dari 17 laboratorium nasional, dan beberapa akselerator partikel dipasang di dalamnya. Dari 13 partikel subatom yang dikenal dalam Model Standar Semesta - enam quark, enam lepton, dan bos Higgs - tiga ditemukan di sana: b quark pada tahun 1977, quark pada tahun 1995, dan tau neutrino pada tahun 2000.
Menurut perwakilan Fermilab, Andrea Salles, kompleks akselerator beroperasi sepanjang waktu, dengan pengecualian beberapa periode pemeliharaan. Pipa juga sedang dibersihkan saat ini. Untuk bagian pendek, operator akselerator menggunakan tongkat panjang dengan kain. Jika ini adalah terowongan yang panjang, mereka menggunakan metode yang diuji oleh Felicia: "Mereka biasanya menggunakan tali yang ditarik oleh rol pembersih."
PS
¹.
Tabrakan langsung: raksasa SD².
Waktu Dering Utama: Hari-hari Fermilab yang paling gelap dan paling menyenangkan³.
Lima puluh tahun sejarah Fermilab⁴.
Arsip Fermilab⁵.
Penemuan kunci dari Fermilab