一項具有里程碑意義的研究重新審視了美國能源部托馬斯·杰斐遜國家加速器設施(CEBAF)的性能。這項歷時數十年的開創性研究，由杰斐遜實驗室加速器高級研究中心的知名人物杰弗里·克拉夫特牽頭，詳細記錄了CEBAF的原始和升級后的運行參數，并對其主要系統、子系統、功能和局限性提供了深入見解。
CEBAF，即連續電子束加速器設施，自1983年8月獲得國會批準初始研究資金以來，已成為探索原子核的獨特機器。該加速器旨在通過加速電子束，使其與靶的質子和中子相互作用，揭示這些粒子在普通物質內部的結構和相互作用的細節。
在建設過程中，CEBAF的設計經歷了根本性改變。1985年，該設施的第一任主管Hermann Grunder決定采用超導射頻(SRF)技術，這種技術基于鈮材料在冷卻到接近絕對零度時變成超導材料的特性。SRF加速器能夠使用鈮SRF加速器腔來推進粒子束，熱量損失的能量要少得多，且可以幾乎連續地輸送光束，使研究人員能夠多次進行相同的實驗而不會使加速器過熱。
1993年12月，CEBAF完工，并于1995年開始收集核物理實驗的數據。該加速器采用跑道式設計，周長為7/8英里，電子束可以穿過機器多達五次，每次通過都會獲得額外的能量，然后被引導到實驗大廳進行研究。
隨著核物理學家對CEBAF能力的進一步利用，他們在2001年提出了升級該機器以實現新的核物理研究目標的建議。2004年，美國能源部認識到CEBAF升級的“任務需求”，并啟動了耗資3.38億美元的12 GeV CEBAF升級項目。該項目于2012年5月啟動，五年后于2017年秋季完工，使CEBAF的原始設計運行能量增加三倍(從4 GeV增加到12 GeV)，并啟用了一個新的實驗區(實驗大廳D)。
升級完成后，克拉夫特和他的同事們再次對這臺機器進行了基準測試。他們發表了題為《12 GeV連續電子束加速器設施》的新論文，回顧了CEBAF的原始運行細節，提供了有關機器技術升級的信息，并對CEBAF在12 GeV下的加速器性能進行了基準測試。這篇論文成為美國能源部科學辦公室用戶設施的便捷參考資料，該設施是全球1650多名核物理學家的研究基地。
克拉夫特表示：“這是對12 GeV CEBAF升級項目技術成果的總結，也是該項目最終實際表現的總結。我們希望它成為在CEBAF進行測量的核物理學家的標準參考，因為它提供了新加速器及其性能特征的完整描述。”
此外，該論文還涉及未來的可能性，提到了利用機器學習改善CEBAF操作的機會、開發新的光子源，并提到了幾個主要的核物理項目。論文的作者多達100多人，涵蓋了所有對升級項目做出技術貢獻的人員。
這項研究不僅展示了CEBAF作為世界領先粒子加速器的卓越性能，也為未來的核物理研究奠定了堅實基礎。隨著CEBAF的不斷發展，我們期待它在揭示物質基本結構和相互作用的奧秘方面發揮更大作用。
