Centro de Radiación Sincrotrónica

En 1953, 15 universidades formaron la Asociación de Investigación de Universidades del Medio Oeste (MURA, por sus siglas en inglés) para promover y diseñar un sincrotrón de protones de alta energía , que se construiría en el Medio Oeste . Con la intención de construir un gran acelerador, MURA adquirió un terreno adecuado con una base plana de piedra caliza cerca de Stoughton, Wisconsin, a unos 16 km (10 millas) del campus de Madison de la Universidad de Wisconsin. 

El primer acelerador de MURA fue un  sincrotrón de 45 MeV, construido en una bóveda subterránea de hormigón, principalmente para la protección contra la radiación . Ed Rowe (Ednor Marsh Rowe, 1927-1996) ^{[ 2 ]}  y sus colaboradores diseñaron un pequeño anillo de almacenamiento de electrones, que operaba a 240 MeV, como instalación de prueba para estudiar altas corrientes, y la construcción de este anillo comenzó en 1965. Sin embargo, en 1963, el presidente Johnson decidió que la siguiente gran instalación de aceleradores no se construiría en el sitio de MURA, sino en Batavia , Illinois ; esta se convirtió en Fermilab . En 1967, MURA se disolvió con el anillo de almacenamiento incompleto y sin más financiación. ^{[ 3 ]} Los investigadores, sintiéndose burlados por el destino (y los patrocinadores gubernamentales), nombraron la máquina en honor a la figura mitológica de Tántalo , famoso por su castigo eterno de permanecer bajo un árbol frutal con el fruto siempre escapándosele. ^{[ 4 ]}

En 1966, un subcomité del Consejo Nacional de Investigación, que había estado investigando las propiedades de la radiación sincrotrón del  anillo de 240 MeV, recomendó que se completara como herramienta para la espectroscopia. Se presentó una propuesta exitosa a la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , y el anillo se completó en 1968 ^{[ 3 ]} , el primer anillo de almacenamiento dedicado a la producción de radiación sincrotrón. ^{[ 1 ]}

Con la desaparición de MURA, se creó una nueva entidad para gestionar las instalaciones: el Centro de Radiación de Sincrotrón (SRC), administrado por la Universidad de Wisconsin. ^{[ 3 ]}

Tantalus tenía una circunferencia de poco más de 9 metros (30 pies) y, con una energía de 240 MeV, tenía una energía crítica ligeramente inferior a 50 eV. Logró su primer haz almacenado en marzo de 1968. Las operaciones iniciales fueron muy difíciles, con solo unas 5 horas por semana de haz utilizable y corrientes de menos de 1 mA. Los usuarios iniciales provenían de tres grupos, que se turnaban para usar sus monocromadores comerciales en la única línea de haz disponible . ^{[ 3 ]} El 7 de agosto de 1968, esta primera instalación dedicada de radiación sincrotrón basada en un anillo de almacenamiento produjo sus primeros datos cuando Ulrich Gerhardt de la Universidad de Chicago , llevó a cabo mediciones simultáneas de reflexión y absorción en CdS en el rango de longitud de onda de 1100-2700 Å . ^{[ 5 ]}    

En 1972, el edificio se amplió para dar cabida a nuevas líneas de haz, y para 1973 ya contaba con diez puertos y corrientes de haz de hasta aproximadamente 50  mA. En 1974 se instaló un nuevo inyector, un microtrón de 40 MeV , que sustituyó al acelerador MURA original que se había utilizado hasta entonces, y en un año las corrientes superaron los 150  mA, con más de 30 horas de haz por semana.  En 1977 se logró un haz almacenado de 260 mA. En octubre de 1974, la Fundación Nacional de Ciencias asumió la financiación de la Fuerza Aérea.

Los monocromadores iniciales eran instrumentos comerciales con inconvenientes para su uso en un sincrotrón. El SRC inició un programa de desarrollo de instrumentos, tanto para aprovechar las propiedades únicas de la radiación sincrotrón como para poner líneas de haz a disposición de usuarios sin instrumentos propios. Estos usuarios pasaron a ser conocidos como "usuarios generales", mientras que los grupos con sus propias líneas de haz se denominaron Equipos de Investigación Participantes (PRT). ^{[ 3 ]} Este modelo se ha generalizado en otras instalaciones, donde los PRT también se denominan Equipos de Acceso Colaborativo (CAT) y Grupos de Investigación Colaborativos (CRG). Los científicos estadounidenses han utilizado ampliamente los PRT en instalaciones de EE. UU., pero en 2010 habían caído en desuso. Sin embargo, el CRG en Europa sigue siendo un medio importante y exitoso de acceso flexible. ^{[ 6 ]}

Durante dos décadas, Tantalus produjo cientos de experimentos y sirvió como campo de pruebas para muchas técnicas de sincrotrón que aún se utilizan. Las instalaciones de sincrotrón actuales pueden ser muy grandes, mientras que Tantalus no lo era, y su pequeño edificio, incluso después de la ampliación de 1972, estaba repleto de equipos e investigadores. Los usuarios trabajaban en espacios muy reducidos, y esta proximidad, combinada con el relativo aislamiento de las instalaciones, propiciaba el intercambio de ideas. El ambiente era abierto, amigable e informal, aunque no especialmente cómodo físicamente. El sistema de calefacción de uno de los baños no funcionaba, así que, para evitar que se congelaran las tuberías, los usuarios simplemente dejaban la puerta abierta de par en par. Después de que alguien colocara un cartel informando a los usuarios sobre esta norma, se inició un concurso internacional en el que cada persona traducía el mensaje a su propio idioma. Una copia de este cartel se incluyó en una solicitud de financiación de la NSF como prueba del creciente impacto internacional de Tantalus.

La investigación durante esos primeros años estuvo dominada por la espectroscopia óptica . En 1971, un grupo de investigación de IBM produjo los primeros espectros de fotoelectrones utilizando Tantalus, un hito en el desarrollo de la espectroscopia de fotoemisión como herramienta de investigación. La capacidad de ajuste de la radiación permitió a los investigadores desentrañar las propiedades electrónicas del estado fundamental de un material. A mediados de la década de 1970, la creciente corriente del haz del anillo proporcionó niveles de intensidad suficientes para la espectroscopia de fotoemisión resuelta angularmente , con un grupo conjunto de Bell Labs y la Universidad Estatal de Montana realizando los primeros experimentos. Como técnica experimental, la fotoemisión resuelta angularmente se desarrolló rápidamente y tuvo un importante impacto conceptual en la física de la materia condensada . La espectroscopia en fase gaseosa fue otro campo exitoso en SRC, comenzando con los primeros estudios de absorción de gases nobles . ^{[ 7 ]}

Con el nuevo anillo de almacenamiento Aladdin en funcionamiento, Tantalus fue oficialmente desmantelado en 1987, aunque se utilizó durante seis semanas en el verano de 1988 para experimentos de fluorescencia atómica y molecular. El anillo de almacenamiento fue desmontado en 1995, y la mitad del anillo, la cavidad de radiofrecuencia y una de las líneas de haz originales se encuentran ahora almacenadas en la Institución Smithsonian . ^{[ 3 ]}

En 1976, SRC presentó una propuesta a la NSF para un  anillo de almacenamiento de 750 MeV como fuente intensa de radiación VUV y rayos X blandos con una energía superior a 1  keV. Este anillo propuesto recibió el nombre de Aladdin. ^{[ 8 ]} La financiación para el nuevo anillo se obtuvo de la NSF, el Estado de Wisconsin y la Fundación de Investigación de Exalumnos de Wisconsin (WARF). El diseño final fue un  anillo de 1 GeV de cuatro secciones rectas, con una circunferencia de 89 metros (292 pies) , y la construcción de algunos componentes comenzó en 1978. La construcción de un nuevo edificio de 32 000 pies cuadrados (3000 m² ⁾ para albergar la instalación comenzó en abril de 1979. La fecha prevista inicialmente para el primer haz almacenado era octubre de 1980. ^{[ 9 ]}  

La fase de construcción de Aladdin terminó en 1981, pero a finales de 1984 SRC no había podido completar la puesta en marcha de la instalación, con una corriente almacenada máxima de 2,5  mA, demasiado baja para proporcionar intensidades de luz útiles. Los expertos en aceleradores que revisaron el proyecto recomendaron la adición de un sincrotrón de refuerzo a un costo de US$ 25 millones (equivalente a US$ 77,47  millones en 2025 ). En mayo de 1985, después de una revisión de L. Edward Temple del Departamento de Energía , que recomendó otro período de estudio mientras se solucionaban las dificultades, el director de la NSF, Eric Bloch, decidió no solo en contra de la mejora, sino también en contra de continuar la financiación para las operaciones de Aladdin. ^{[ 10 ]} SRC se mantuvo en funcionamiento con la financiación existente de la NSF para Tantalus y fondos de WARF. La Universidad de Wisconsin dejó claro que solo continuaría financiando Aladdin hasta junio de 1986, una situación caracterizada en el campus como los Peligros de Pauline . Simultáneamente a estos acontecimientos, se resolvió el problema técnico que limitaba el rendimiento de la máquina y, tres meses después de la decisión de retirar la financiación de la NSF,  se lograron corrientes de 40 mA. En julio de 1986, esta había aumentado a más de 150  mA y se restableció la financiación de la NSF. ^{[ 11 ]}

La financiación de la National Science Foundation cesó en 2011. La Universidad de Wisconsin donó a SRC 2 millones de dólares estadounidenses (equivalentes a 2,86 millones de dólares en 2025 ) para mantener las instalaciones operativas hasta junio de 2013, mientras se buscaba nueva financiación. Los mayores recortes presupuestarios se produjeron en educación, divulgación y apoyo a usuarios externos. En enero de 2012, las instalaciones habían perdido aproximadamente un tercio de su personal debido a jubilaciones y despidos. ^{[ 12 ]} En febrero de 2014, el director de las instalaciones anunció el cierre del centro. ^{[ 13 ]} La última prueba del haz se completó el 7 de marzo de 2014, tras lo cual comenzó el proceso de desmantelamiento y eliminación del equipo. ^{[ 14 ]} 

Un proyecto, finalizado en 2011, recopiló historias orales y documentos históricos relacionados con SRC. Estos se depositaron en los archivos de la Universidad de Wisconsin-Madison, y copias digitalizadas de parte del material están disponibles en línea. ^{[ 15 ]}