V úterý vydaly Národní akademie věd, inženýrství a medicíny zprávu, v níž byly schváleny nové projekty urychlovače částic nazvané Electron-Ion Collider (EIC). Odhlášení je významným krokem k tomu, aby se projekt dostal ze země a posunul fyziku částic na další úroveň.
Na rozdíl od velkého hadronového kluzáku (LHC) v Evropě, který rozbíjí protony na protony rychlostí blízkou světlu, nový stroj stříká vysoce energetické paprsky elektronů na protony nebo těžší ionty, uvádí zprávy Adrian Cho at Science . Tyto srážky, jaderný fyzik Notre Dame Ani Aprahamian, spolupředseda zprávy, vysvětluje Choovi, produkují čistší a snáze interpretovatelné výsledky ve srovnání s LHC a je lepší pro zkoušení toho, jak jsou kvarky a gluony uvnitř protonů a atomových jader jsou uspořádány.
Ukázalo se, že zatímco jsme odvedli docela dobrou práci při identifikaci nových elementárních částic nebo kousků, které vytvářejí protony, neutrony a atomy, stále máme potíže přijít na to, jak všichni spolu zapadají. Stále ani nevíme, jak opravdu vypadá proton nebo jádro.
Fyzik MIT Richard Milner říká Jennifer Chu ve zprávě MIT News, že nový urychlovač by byl schopen odpovědět na tři hlavní otázky: První je pochopit, odkud pochází hmotnost protonu, protože může být až 100krát větší než hmotnost kousky a kousky, které obsahuje. (Hmotnost tří kvarků svázaných silnou jadernou silou produkovanou gluony představuje pouhých 5 procent protonové hmoty.) Za druhé, vědci doufají, že lépe pochopí pojem úhlové hybnosti nebo „rotace“. Zatřetí, EIC může pomozte odhalit, jak fungují gluony, částice, které drží ostatní částice pohromadě. "Gluony v hmotě jsou trochu jako temná hmota ve vesmíru: neviditelné, ale hrají klíčovou roli, " říká Milner. "Srážka elektronových iontů by potenciálně odhalila nové stavy vyplývající z těsného zabalení mnoha gluonů do jader a jader."
Dvě národní laboratoře již soutěží o umístění akcelerátoru, i když to bude pravděpodobně několik let, než Ministerstvo energetiky oficiálně zahájí projekt. Očekává se, že projekt upgraduje stávající iontový srážce v Brookhaven National Laboratory na Long Islandu nebo elektronový paprsek v Thomas Acffatator Laboratory v Newport News ve Virginii. Podle Edwina Cartlidge v Přírodě zpráva poradního výboru pro jadernou vědu před třemi lety navrhovala, že by projekt stál nejméně 1 miliardu dolarů.
Časová osa projektu je sporná. Ministerstvo energetiky, které by zařízení postavilo, je v současné době ve středu financování zařízení pro vzácné izotopové paprsky ve výši 730 milionů dolarů na Michiganské státní univerzitě a pravděpodobně nebude mít kapacitu pro správu dalšího velkého projektu, dokud nebude dokončen. v roce 2020.
Cartlidge rovněž poukazuje na to, že plány v Číně a v CERN v Evropě jsou v současné době bojovány také za kolektory elektronových iontů a že tyto tři skupiny budou možná muset zvážit spolupráci, aby se projekt mohl v brzké době dostat na zem. A pak je tu plná historie Spojených států s urychlovači částic. V roce 1993 Kongres zrušil supravodivý supertider, masivní urychlovač částic, který by vedl objev Higgsova bosonu a dalších částic desetiletí předtím, než byl objeven na LHC v roce 2012. Což znamená, že se politika mohla dostat do cesty EIC.
Cho hlásí, že by to nebyl první EIC, který bude postaven. V letech 1992 až 2007 byla v Německu provedena verze projektu s názvem Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA), která vedla k objevu gluonu. Americká verze srážky by poběhla při nižších energiích, ale měla by 100 až 1 000 kolizí, což by produkovalo exponenciálně více dat.
V roce 2015, kdy vlivný poradní výbor pro jadernou vědu veřejně schválil výstavbu EIC, hovořil Donald Geesaman, jaderný fyzik v Argonne National Laboratory v Illinois a předseda NSAC, o vědecké potřebě vytvoření EIC, prohlašovat: „Dokud nebudeme mít EIC, existují obrovské oblasti jaderné fyziky, v nichž nebudeme dělat pokrok.“
