sinkrotron je dizajn cikličkog akceleratora čestica u kojem snop nabijenih čestica prolazi više puta kroz magnetsko polje da bi na svakom prolazu dobio energiju. Kako snop dobija energiju, polje se prilagođava kako bi održalo kontrolu nad stazom grede dok se kreće oko kružnog prstena. Princip je razvio Vladimir Veksler 1944. godine, s prvim elektronskim sinkrotronom izgrađenim 1945. i prvim proton sinkrotron izgrađen 1952.
Kako funkcionira Synchrotron
Sinkrotron je poboljšanje na ciklotron, koji je osmišljen 1930-ih. U ciklotronima snop nabijenih čestica kreće se kroz konstantno magnetsko polje koje vodi snopu spiralnim putem, a zatim prolazi kroz konstantno elektromagnetsko polje koje osigurava porast energije pri svakom prolasku kroz polje. Taj nalet kinetičke energije znači da se snop kreće kroz malo širi krug na prolazu kroz magnetsko polje, dobivajući još jedan udar i tako dalje, sve dok ne postigne željene razine energije.
Poboljšanje koje vodi do sinkrotrona je da umjesto upotrebe stalnih polja, sinkrotron primjenjuje polje koje se mijenja u vremenu. Kako snop dobiva energiju, polje se u skladu s tim prilagođava tako da snop drži u središtu cijevi koja sadrži snop. To omogućava veći stupanj kontrole nad snopom, a uređaj se može graditi za veće povećanje energije tijekom ciklusa.
Jedna specifična vrsta sinkrotronskog dizajna naziva se spremnički prsten, što je sinkrotron koji je osmišljen isključivo s ciljem održavanja konstantne razine energije u snopu. Mnogi ubrzivači koriste glavnu struju akceleratora kako bi ubrzali snop do željene razine energije prebacite ga u spremnik za održavanje dok se ne može sudarati s drugim snopom koji se kreće u suprotnom smjer. To učinkovito udvostručuje energiju sudara bez potrebe za izgradnjom dva puna akceleratora da bi se dobila dva različita zračenja do pune razine energije.
Glavni sinkrotroni
Kozmotron je bio protonski sinkrotron izgrađen u Brookhaven National Laboratory. Naručena je 1948., a puna snaga postigla je 1953. godine. U to je vrijeme bio najmoćniji uređaj izgrađen, trebao je dostići energije od oko 3,3 GeV, a ostao je u radu sve do 1968. godine.
Gradnja na Bevatronu u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley započela je 1950., a dovršena je 1954. godine. Godine 1955., Bevatron je korišten za otkrivanje antiprotona, dostignuća koje je dobilo Nobelovu nagradu za fiziku iz 1959. godine. (Zanimljiva povijesna napomena: Nazvan je Bevatraon jer je postigao energije od približno 6,4 BeV, za "milijarde elektronapona." Usvajanjem SI jedinicemeđutim, prefiks giga- bio je usvojen za ovu mjeru, pa se notacija promijenila u GeV.)
Akcelerator čestica Tevatron u Fermilabu bio je sinkrotron. Sposoban za ubrzanje protona i antiprotona do razine kinetičke energije nešto niže od 1 TeV, bio je najmoćniji akcelerator čestica na svijetu do 2008. godine, kada ga je nadmašio Veliki hadronski sudarač. Glavni akcelerator na 27 kilometara na Velikom hadronskom sudaraču također je sinkrotron i strujan je u stanju postići energiju ubrzanja od oko 7 TeV po snopu, što rezultira 14 TeV sudari.