Marți, Academiile Naționale de Științe, Inginerie și Medicină au dat publicității un raport care oferă o aprobare completă pentru un nou proiect de accelerator de particule numit Electron-Ion Collider (EIC). Semnarea este un pas semnificativ spre scoaterea proiectului de la sol și pentru a duce fizica particulelor la nivelul următor.
Spre deosebire de colizorul de Hadroni mari (LHC) din Europa, care aruncă protonii în protoni la o viteză aproape de lumină, noua mașină ar ghezi raze de electroni de mare energie în protoni sau ioni mai grei, transmite Adrian Cho la Science . Aceste coliziuni, fizicianul nuclear Notre Dame, Ani Aprahamian, co-președinte al raportului, îi explică lui Cho, produc rezultate mai curate și mai ușor de interpretat în comparație cu LHC și este mai bine pentru a examina modul în care sunt quark-urile și gluonii din protonii și nucleele atomice sunt aranjate.
S-a dovedit că, în timp ce am făcut o treabă destul de bună la identificarea particulelor elementare noi sau a biților și pieselor care alcătuiesc protoni, neutroni și atomi, încă avem dificultăți să ne dăm seama cum se potrivesc toți. Încă nu știm exact cum arată un proton sau un nucleu.
Fizicianul MIT, Richard Milner, i-a spus lui Jennifer Chu la MIT News că noul accelerator ar putea răspunde la trei întrebări principale: Prima este să înțelegem de unde provine masa unui proton, deoarece poate fi de până la 100 de ori mai mare decât masa de bucățile și bucățile pe care le conține. (Greutatea celor trei quarkuri legate între ele de forța nucleară puternică produsă de gluoni reprezintă doar 5 la sută din masa unui proton.) În al doilea rând, cercetătorii speră să înțeleagă mai bine conceptul de moment unghiular sau „spin”. În al treilea rând, EIC poate ajută la dezvăluirea modului în care funcționează gluonii, particulele care țin alte particule împreună. „Gluonii în materie sunt cam ca materia întunecată din univers: nevăzut, dar joacă un rol crucial”, spune Milner. „Un colizor cu ioni electronici ar putea dezvălui noi stări care rezultă din ambalarea strânsă a multor gluoni în nucleoni și nuclei.”
Două laboratoare naționale concurează deja pentru a găzdui acceleratorul, deși probabil vor fi câțiva ani până când Departamentul Energiei va lansa oficial proiectul. Este de așteptat ca proiectul să actualizeze colizorul de ioni existent la Laboratorul Național Brookhaven din Long Island sau la fasciculul de electroni al Laboratorului Național Accelerator Thomas Jefferson din Newport News, Virginia. Potrivit lui Edwin Cartlidge la Nature, un raport al Comitetului consultativ pentru științe nucleare în urmă cu trei ani sugera că proiectul ar costa cel puțin 1 miliard de dolari.
Timpul pentru proiect este în discuție. Departamentul de Energie, care ar construi această instalație, este în prezent în mijlocul unei finanțări a unei instalații de 730 de milioane de dolari pentru fascicule de izotopi rare la Michigan State University și, probabil, nu are capacitatea de a gestiona un alt proiect pe scară largă până nu va fi finalizat. în 2020.
Cartlidge subliniază, de asemenea, că planurile din China și CERN în Europa sunt bătute în prezent pentru coliziuni cu electroni-ion și că cele trei grupuri ar putea fi nevoite să ia în considerare colaborarea pentru a scoate proiectul de pe teren oricând în curând. Și apoi există istoria Statelor Unite cu acceleratoare de particule. În 1993, Congresul a anulat Super Colliderul Superconductor, un accelerator masiv de particule care ar fi condus la descoperirea bosonului Higgs și a altor particule cu zeci de ani înainte de a fi descoperit la LHC în 2012. Adică, politica ar putea intra în calea EIC.
Cho raportează că acesta nu ar fi primul EIC creat. O versiune a proiectului numit Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA) a fost realizată în Germania între 1992 și 2007 și a dus la descoperirea gluonului. Versiunea americană a colizorului ar funcționa cu energii mai mici, dar ar avea între 100 și 1.000 numărul de coliziuni, producând date exponențial mai multe.
În 2015, când influentul Comitet consultativ pentru științe nucleare a aprobat public construcția EIC, Donald Geesaman, fizician nuclear la Laboratorul Național Argonne din Illinois și președintele NSAC, a vorbit despre nevoia științifică a creării EIC, declarând: „Până când nu vom avea EIC, există zone uriașe de fizică nucleară în care nu vom face progrese.”
