Nacionalne akademije znanosti, inženiringa in medicine so v torek objavile poročilo, v katerem so podprle nov projekt pospeševalca delcev, imenovan Elektronsko-ionski trkalnik (EIC). Odpis je pomemben korak k izhodišču projekta in fiziki delcev na naslednjo stopnjo.
Za razliko od velikega hadronskega trkalnika (LHC) v Evropi, ki s skoraj svetlobno hitrostjo razbije protone v protone, bi novi stroj visoko energijske snope elektronov stisnil v protone ali težje ione, poroča Adrian Cho iz Science . Ti koliziji, sopredsednik poročila poročevalca jedrskega fizika Notre Dame Ani Aprahamian, Cho, pojavijo čistejše in lažje interpretativne rezultate v primerjavi z LHC in so boljši za sondiranje, kako so kvarki in gluoni znotraj protonov in atomskih jeder so urejeni.
Izkazalo se je, da smo medtem, ko smo opravili precej dobro delo pri prepoznavanju novih elementarnih delcev ali koščkov in kosov, ki sestavljajo protone, nevtrone in atome, še vedno težko ugotovili, kako se vsi skupaj ujemajo. Še vedno ne vemo samo, kako v resnici izgleda proton - ali jedro.
Fizik MIT Richard Milner pravi Jennifer Chu na MIT News, da bi novi pospeševalnik lahko odgovoril na tri glavna vprašanja: Prvo je razumeti, od kod prihaja masa protona, saj je lahko tudi do 100-krat večja od mase bitov in kosov, ki jih vsebuje. (Teža treh kvarkov, ki jih povezuje močna jedrska sila, ki jo proizvajajo gluoni, predstavlja le 5 odstotkov mase protona.) Drugič, raziskovalci upajo, da bodo bolje razumeli pojem kotnega zagona ali "vrtenja". Tretjič, EIC lahko pomagajo razkriti, kako delujejo gluoni, delci, ki držijo druge delce skupaj. "Gluoni v materiji so malo podobni temni snovi v vesolju: neopazni, vendar igrajo ključno vlogo, " pravi Milner. "Elektronsko-ionski trkalnik bi lahko razkril nova stanja, ki so posledica tesnega pakiranja številnih gluonov v nukleon in jedra."
Dva nacionalna laboratorija se že potegujeta za pospeševalnik, čeprav bo ministrstvo za energijo verjetno nekaj let začelo projekt. Pričakuje se, da bo projekt nadgradil obstoječi ionski trkalnik v Brookhaven National Laboratory na Long Islandu ali elektronski žarek v Nacionalnem laboratoriju za pospeševanje Thomasa Jeffersona v Newport Newsu v Virginiji. Po poročanju Edwina Cartlidgea iz Nature je poročilo Svetovalnega odbora za jedrsko znanost pred tremi leti predlagalo, da bi projekt stal vsaj milijardo dolarjev.
Časovna premica projekta je vprašljiva. Ministrstvo za energijo, ki bi zgradilo objekt, trenutno sredi sredstva za 730 milijonov ameriških dolarjev za redke izotopske žarke na Michigan State University in verjetno nima zmogljivosti za upravljanje še enega obsežnega projekta, dokler to ne bo dokončano. leta 2020.
Cartlidge poudarja tudi, da se trenutno načrtujejo na Kitajskem in v CERN-u v Evropi tudi elektronsko-ionski trkalci in da bodo tri skupine morda morale razmisliti o sodelovanju, da bi se projekt kmalu kmalu umaknil. Potem pa je tu še ZDA, ki jih je treba pospešiti s pospeševalci delcev. Leta 1993 je kongres odpovedal superprevodni Super Collider, ogromen pospeševalnik delcev, ki bi vodil k odkritju Higgsovega bozona in drugih delcev desetletja, preden so ga odkrili na LHC leta 2012. Kar pomeni, da bi politika lahko stopila na pot EIC.
Cho poroča, da to ne bi bil prvi zgrajen EIC. Različica projekta, imenovanega Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA), je bila izvedena v Nemčiji med letoma 1992 in 2007 in je privedla do odkritja gluona. Ameriška različica trkalnika bi delovala z nižjo energijo, vendar bi imela trka od 100 do 1.000, kar bi imelo eksponencialno več podatkov.
Leta 2015, ko je vplivni Svetovalni odbor za jedrsko znanost javno podprl gradnjo EIC, je Donald Geesaman, jedrski fizik iz Nacionalnega laboratorija Argonne v Illinoisu in predsednik NSAC, spregovoril o znanstveni potrebi po ustanovitvi EIC, izjavil: "Dokler ne bomo imeli EIC, je ogromno področij jedrske fizike, pri katerih ne bomo napredovali."
