«Все звезды сошлись», – сказала Эльке-Кэролайн Ашенауэр, штатный научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории и лидер в разработке планов EIC. «У нас есть технология для создания этого уникального ускорителя элементарных частиц и детектора для проведения измерений, которые вместе с лежащей в основе теорией могут впервые дать ответы на давние фундаментальные вопросы ядерной физики."
EIC – не единственный проект в Брукхейвене, который может изменить физику ядер и элементарных частиц. Предстоящие данные с коллайдера релятивистских тяжелых ионов могут, наконец, обнаружить неуловимый киральный магнитный эффект.
Между тем запланированные ускорители могут работать на устойчивой энергии, что резко отличается от сегодняшних машин.
На пресс-конференции во время апрельского совещания APS в 2021 году исследователи обсудят, как современные ускорители могут противоречить потреблению энергии и нашим предположениям о природе материи.
Новая мощная установка для ядерной физики
«Научные достижения EIC помогут нам всем понять, откуда мы пришли и как видимая материя вокруг нас состоит из элементарных строительных блоков», – сказал Ашенауэр.
Ускоритель и детектор будут служить своего рода камерой, делая 3D-изображения и видеоролики столкновения электронов с поляризованными протонами и ионами.
Подобно компьютерному сканеру атомов, EIC позволит ученым увидеть, как несущие силу глюонные частицы удерживают вместе кварки, внутренние компоненты протонов и нейтронов. Это также даст представление о вращении элементарных частиц.
Ашенауэр предоставит обновленную информацию о статусе первого года реализации проекта EIC – сотрудничества между BNL и Национальным ускорительным центром Томаса Джефферсона – и обзор своего экспериментального оборудования.
Охота за хиральным магнитным эффектом
EIC будет основываться на коллайдере релятивистских тяжелых ионов, который вскоре даст собственные важные результаты.
Летом 2021 года анализ данных, вероятно, завершится экспериментом по поиску убедительных доказательств хирального магнитного эффекта. Этот предлагаемый эффект помогает объяснить многие фундаментальные особенности Стандартной модели и может раскрыть, почему наша Вселенная содержит в подавляющем большинстве больше материи, чем антивещества, что имеет решающее значение для человеческого существования.
Цзиньфэн Ляо, физик-ядерщик из Индианского университета в Блумингтоне, поделится ключевыми предсказаниями о том, что может раскрыть эксперимент.
«Сигнатуры, как предсказывает наше теоретическое исследование, демонстрируют явное обещание однозначно установить существование кирального магнитного эффекта в эксперименте со столкновениями изобар», – сказал Ляо.
Ляо и его коллеги создали специальный вычислительный инструмент на основе гидродинамики для моделирования экспериментальных столкновений и любых изменений, которые может вызвать киральный магнитный эффект.
Они показывают, что новый эксперимент имеет больше шансов обнаружить эффект, чем предыдущие попытки, долго страдающие от слабых сигналов и сильного фонового загрязнения. Прогнозы опубликованы в Physical Review Letters.
Исследование глубоких субатомных вопросов требует больших усилий.
«Ускорители крупных частиц используют шокирующе большое количество энергии», – сказал Георг Хоффштеттер, профессор Корнельского университета.
Он поделится результатами тестового ускорителя Cornell-BNL Test Accelerator, или CBETA, первого в мире, который многократно ускоряет пучок при одновременном включении себя за счет повторного использования энергии пучка. Это дополнительно снижает потребность в электроэнергии с помощью сверхпроводящего и магнитного оборудования.
Технология линейных ускорителей с рекуперацией энергии, которая позволяет использовать испытательный ускоритель, может привести к созданию более мелких ускорителей частиц с более высокими токами пучка и меньшим потреблением энергии.
«Люди могут получить выгоду от промышленного применения линейных ускорителей с рекуперацией энергии, используя более совершенные компьютерные чипы, излечиваясь в центрах лучевой терапии, которые направляют лучи с помощью постоянных магнитов, или путем вдыхания медицинских изотопов, произведенных на ускорителях», – сказал Хоффштеттер.
Основываясь на успехе испытательного ускорителя, его главный исследователь и старший физик из Брукхейвена Деян Трбоевич представит проекты нового коллайдера зеленой энергии. Скорость частиц по линиям луча на беговой дорожке, сформированных из высококачественных постоянных магнитов, не требующих использования электроэнергии.
«Зеленый ускоритель» демонстрирует совершенно новый способ ускорения частиц с очень жестким контролем их движения и с чрезвычайно высоким диапазоном энергий. Это никогда не было сделано раньше ", – сказал Трбоевич.
Он продемонстрирует, как EIC, а также аналогичный ускоритель, рассматриваемый на Большом адронном коллайдере, могут включать в себя функции энергосбережения.