Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

El acelerador principal era un acelerador lineal de radiofrecuencia que aceleraba electrones y positrones hasta 50  GeV. Con 3,2 km (2 millas) de longitud, ^{[ 2 ] : 55} el acelerador era el acelerador lineal más largo del mundo y se decía que era "el objeto más recto del mundo". ^{[ 20 ]} hasta 2017, cuando se inauguró el láser europeo de electrones libres de rayos X. El acelerador principal está enterrado a 9 m (30 pies) bajo tierra ^{[ 2 ] : 59} y pasa por debajo de la autopista interestatal 280. La galería de klistrones sobre el suelo , encima de la línea de haz , fue el edificio más largo de Estados Unidos hasta que se completaron los interferómetros gemelos del proyecto LIGO en 1999. Es fácilmente distinguible desde el aire y está marcado como punto de referencia visual en las cartas aeronáuticas. ^{[ 21 ]}    

Una parte del acelerador lineal original ahora forma parte de la Fuente de Luz Coherente Linac. ^{[ 22 ]}

El Colisionador Lineal de Stanford (SLAC) era un acelerador lineal que hacía colisionar electrones y positrones . ^{[ 23 ]} La energía del centro de masa era de aproximadamente 90 GeV, igual a la masa del bosón Z , que el acelerador fue diseñado para estudiar. El estudiante de posgrado Barrett D. Milliken descubrió el primer evento Z el 12 de abril de 1989, mientras analizaba los datos informáticos del día anterior del detector Mark II. ^{[ 24 ]} La mayor parte de los datos fue recopilada por el Detector Grande del SLAC, que entró en funcionamiento en 1991. Aunque quedó eclipsado en gran medida por el Gran Colisionador de Electrones y Positrones del CERN , que comenzó a funcionar en 1989, el haz de electrones altamente polarizado del SLC (cerca del 80 % ^{[ 25 ]} ) hizo posibles ciertas mediciones únicas, como la violación de la paridad en el acoplamiento del bosón Z con el quark b. ^{[ 26 ]} 

Actualmente, ningún haz entra en los arcos sur y norte de la máquina, que conducen al foco final; por lo tanto, esta sección está inactiva para dirigir el haz a la sección PEP2 desde el patio de maniobras del haz.

El detector grande de SLAC (SLD) fue el detector principal del colisionador lineal de Stanford. Fue diseñado principalmente para detectar bosones Z producidos por las colisiones electrón-positrón del acelerador. Construido en 1991, el SLD operó desde 1992 hasta 1998. ^{[ 27 ]}

El PEP (Proyecto de Positrones y Electrones) comenzó a operar en 1980, con energías en el centro de masa de hasta 29  GeV. En su apogeo, el PEP contaba con cinco grandes detectores de partículas en funcionamiento, además de un sexto detector más pequeño. Alrededor de 300 investigadores utilizaron el PEP. El PEP dejó de operar en 1990 y la construcción del PEP-II comenzó en 1994. ^{[ 28 ]}

Entre 1999 y 2008, el objetivo principal del acelerador lineal fue inyectar electrones y positrones en el acelerador PEP-II, un colisionador de electrones y positrones con un par de anillos de almacenamiento de 2,2 km (1,4 millas) de circunferencia. El PEP-II albergó el experimento BaBar , uno de los llamados experimentos de la "Fábrica B" que estudian la simetría de carga-paridad .  

La Fuente de Luz de Radiación Sincrotrón de Stanford (SSRL) es una instalación para usuarios de luz sincrotrón ubicada en el campus de SLAC. Originalmente construida para física de partículas, se utilizó en experimentos donde se descubrió el mesón J/ψ . Actualmente se utiliza exclusivamente para experimentos de ciencia de materiales y biología que aprovechan la radiación sincrotrón de alta intensidad emitida por el haz de electrones almacenado para estudiar la estructura de las moléculas. A principios de la década de 1990, se construyó un inyector de electrones independiente para este anillo de almacenamiento, lo que le permite operar independientemente del acelerador lineal principal.

SLAC desempeña un papel fundamental en la misión y el funcionamiento del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, lanzado en agosto de 2008. Los principales objetivos científicos de esta misión son:

• Para comprender los mecanismos de aceleración de partículas en núcleos galácticos activos (AGN) , púlsares y remanentes de supernovas (SNR).
• Para desentrañar el cielo de rayos gamma: fuentes no identificadas y emisión difusa
• Para determinar el comportamiento de alta energía de los estallidos y transitorios de rayos gamma.
• Para investigar la materia oscura y la física fundamental.

El Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC) está ubicado parcialmente en los terrenos de SLAC, además de su presencia en el campus principal de Stanford.

El Instituto PULSE de Stanford (PULSE) es un laboratorio independiente de Stanford ubicado en el Laboratorio Central de SLAC. PULSE fue creado por Stanford en 2005 para ayudar a los profesores de Stanford y a los científicos de SLAC a desarrollar investigaciones de rayos X ultrarrápidos en LCLS. Las publicaciones de investigación de PULSE se pueden consultar aquí .

La Fuente de Luz Coherente del Acelerador Lineal (LCLS) es una instalación láser de electrones libres ubicada en SLAC. La LCLS es una reconstrucción parcial del último tercio del acelerador lineal original de SLAC y puede proporcionar radiación de rayos X extremadamente intensa para la investigación en diversas áreas. Logró su primera emisión láser en abril de 2009. ^{[ 29 ]}

El láser produce rayos X duros, ^10⁹ veces más brillantes que las fuentes de sincrotrón tradicionales, y es la fuente de rayos X más potente del mundo. LCLS permite una variedad de nuevos experimentos y proporciona mejoras para los métodos experimentales existentes. A menudo, los rayos X se utilizan para tomar "instantáneas" de objetos a nivel atómico antes de obliterar las muestras. La longitud de onda del láser, que oscila entre 6,2 y 0,13  nm (200 a 9500 electronvoltios (eV)) ^{[ 30 ] [ 31 ]} , es similar al ancho de un átomo, lo que proporciona información extremadamente detallada que antes era inalcanzable. ^{[ 32 ]} Además, el láser es capaz de capturar imágenes con una "velocidad de obturación" medida en femtosegundos, o millonésimas de segundo, necesaria porque la intensidad del haz suele ser lo suficientemente alta como para que la muestra explote en la escala de tiempo de los femtosegundos. ^{[ 33 ] [ 30 ]}

El proyecto LCLS-II consiste en una importante mejora del LCLS mediante la incorporación de dos nuevos haces láser de rayos X. El nuevo sistema utilizará los 500 m (1600 pies) del túnel existente para añadir un nuevo acelerador superconductor de 4 GeV y dos nuevos conjuntos de onduladores que aumentarán el rango de energía disponible del LCLS. Los avances derivados de los descubrimientos realizados con estas nuevas capacidades podrían incluir nuevos fármacos, ordenadores de última generación y nuevos materiales. ^{[ 34 ]}   

En 2012, los dos primeros tercios (~2  km) del LINAC original de SLAC se reactivaron para una nueva instalación de usuario, la Instalación para Pruebas Experimentales Avanzadas de Aceleradores (FACET). Esta instalación era capaz de proporcionar haces de electrones (y positrones) de 20  GeV y 3 nC con longitudes de paquete cortas y tamaños de punto pequeños, ideales para estudios de aceleración de plasma  impulsada por haces . ^{[ 35 ]} La instalación cesó sus operaciones en 2016 para la construcción del LCLS-II, que ocupa el primer tercio del LINAC de SLAC. El proyecto FACET-II restableció los haces de electrones en el tercio medio del LINAC para la continuación de los estudios de aceleración de plasma impulsada por haces en 2021.

El Next Linear Collider Test Accelerator (NLCTA) es un  acelerador lineal de haz de electrones de alto brillo de 60 a 120 MeV que se utiliza para experimentos sobre técnicas avanzadas de manipulación y aceleración de haces. Está ubicado en la estación final B de SLAC. ^{[ 36 ]}

SLAC también lleva a cabo investigación teórica en física de partículas elementales, incluyendo áreas como la teoría cuántica de campos , la física de colisionadores, la física de astropartículas y la fenomenología de partículas.