Protoner snurrar. Det är en inneboende egenskap som kan påverka experiment med acceleratorer som använder strålar av protoner. Ändå kan vända protonsnurr ge insikter i kärnfysiska experiment som studerar universums första ögonblick i en laboratoriemiljö. En ny "spin flipper" magnetenhet vänder effektivt rotationsriktningen för protoner som cirkulerar i Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Dessa vändningar ändrar partikelns snurr med 97 procent effektivitet utan att ändra andra strålegenskaper. Denna vändning är avgörande för att eliminera systematiska fel som kan orsakas av protoner som har en rotationsriktning under ett experiment.

Genom att kollidera partiklar med sina snurr i linje i en given riktning, forskare kan reta ut detaljer om hur protoners byggstenar (kvarker och gluoner) bidrar till snurr - en egenskap som möjliggör magnetisk resonansavbildning (MRI). Sådana kärnfysiska experiment, som förlitar sig på protonkollisioner, måste mäta effekterna som orsakas av partiklarnas snurr exakt. För att utesluta fel som en viss justering kan orsaka, forskare måste regelbundet vända rotationsriktningen under experimenten. De nya snurrflippermagneterna gör detta effektivt. De kommer också att göra det möjligt att rutinmässigt erhålla strålparametrar som är väsentliga för en mer stabil och optimerad drift av protonkollidern.

Snurrningen av högenergiprotonstrålar är starkt kopplad till deras omloppsriktning:en engradig omloppsböjning kommer också att rotera snurrningen av en 255 miljarder elektronvolts (GeV) proton med 490 grader, eller mer än en full rotation. För att upprätthålla polariserade strålar vid dessa energier krävs användning av två specialiserade magnetsystem som kallas sibiriska ormar och extremt noggrann kontroll av strålens bana. Den nya snurrflippern består av fyra likströmsmagneter och fem växelströmsmagneter som är noggrant arrangerade för att helt lokalisera omloppsböjningarna till spinnflipparen utan att störa strålstyrningen i resten av RHIC. Detta gör det möjligt att vända snurrningen utan att också orsaka depolarisering. Dessutom, nya optikfunktioner i RHIC minskar spridningen av centrifugeringsfrekvensen mycket väsentligt. Tillsammans, dessa enheter har uppnått snurrande effektivitet på 97 procent vid både 24- och 255-GeV-protonenergier. Dessa resultat visar att niomagnetens spinnflipper kommer att fungera för polariserade protonförsök vid RHIC. Samma tillvägagångssätt kan vara tillämpligt på en möjlig framtida polariserad elektronjonkolliderare.