Thomas Jefferson National Accelerator Facilitet, en af to laboratorier, der måske en dag vil være vært for Elektron-Ion-ColliderPhoto: DOE ‘ s Jefferson Lab
Et forslag til milliard-dollar Amerikanske partikel collider har modtaget entusiastisk opbakning fra den AMERIKANSKE National Academies i Naturvidenskab, Teknik og Medicin, ifølge en nyligt udgivet rapport.
Dette forslag til en “elektron-ion collider,” eller EIC, ville fungere som en state-of-the-art anlæg til formål at besvare nogle af de mest grundlæggende spørgsmål om vores Univers. De Nationale Akademier “finder en overbevisende videnskabelige sag for sådan et anlæg,” ifølge sin rapport udgivet i dag.
“Vi kan se EIC,” og kernefysik, det vil studere, “som den sidste grænse i Standard Model fysik,” Ani Aprahamian, der er professor i eksperimentel kernefysik ved University of Notre Dame, sagde i en National Academies webinar tirsdag.
En elektron-ion collider ville smadre en stråle af polariserede elektroner med en stråle af polariseret protoner med høj lysstyrke, hvilket betyder, at partikler i hver stråle har justeret spin og bjælker er presset til at maksimere kollisioner. Et sådant eksperiment er beregnet til at studere strukturen inde i atomkerner og protoner. Masser af mysterier forbliver på denne front—gerne, hvordan protoner få deres nukleare spin i første omgang, eller hvorfor de vejer over 100 gange mere end summen af deres dele (kaldet kvarker), for eksempel.
Den elektron-ion collider i alt væsentligt vil fungere som en elektron mikroskop, hvor elektroner fungere som sonder ind i det indre af atomer.
Rapporten er et vigtigt næste skridt i forsøget historie, efter en 2015-rapport fra Nuclear Science Advisory Committee “stærkt anbefalet” EIC ‘ s konstruktion. De Nationale Akademier rapport konkluderer, at speederen ville være vigtigt både for kernefysik, andre forskningsområder, og accelerator videnskab i almindelighed: “[T]han svar på disse grundlæggende spørgsmål om arten af de atomer, der også vil få konsekvenser for partikel fysik og astrofysik og eventuelt andre områder. Fordi en EIC vil kræve betydelige fremskridt og nyskabelser, virkningen af at opbygge et EIC vil påvirke alle accelerator-baserede videnskaber,” hedder det.
På nuværende tidspunkt er to laboratorier med halvdelen af det puslespil, hver kappes om collider. En partikel accelerator, Relativistic Heavy Ion Collider i Brookhaven National Lab (BNL) i New York, der allerede har en ring, der accelererer polariseret protoner, og ville bare har brug for en elektron ring. En anden, Thomas Jefferson National Accelerator-Anlæg (JLab) i Virginia, har en elektron accelerator, og at det ville proton-ring.
For nu, laboratorier, der arbejder sammen. Ifølge en fælles udtalelse fra BNL og JLab: “Vi er meget glade for at se resultaterne af NAS-rapport. Vi støtter fuldt ud udvalgets konklusioner og takke sine medlemmer for deres indsats. Vi ser frem til at DOE og NSF vedtagelse af udvalgets undersøgelser, og til at arbejde med disse organer, og den verdensomspændende kernefysik samfund til at gøre EIC en realitet.”
Der er ikke truffet beslutning, som lab vil bygge eksperiment, eller har en pris fastlagt, men i 2015 rapport fra Naturen, der er opført estimater omkring 1 million $til $1,5 milliarder. Adrian Cho, der skriver for Videnskab, påpeger, at Department of Energy, der ville finansiere projektet, er i øjeblikket ved at bygge en nuklear fysik facilitet på Michigan State University, der vil koste $730 millioner, så EIC nok ikke i den DOE ‘ seværdigheder er blot endnu.
Den nye rapport “er vigtigt, fordi det lægger ud videnskab tilfældet for et nukleart anlæg, der vil indvarsle den næste æra til at studere strukturen af hverdagen sagen i form af dens grundlæggende bestanddele,” sagde Christine Aidala, professor i nuklear fysik på University of Michigan.
Den konsensus, der er klart: American atomfysikere virkelig, virkelig gerne vil have en elektron-ion collider.
Disclosure: jeg gjorde nogle EIC-relateret forskning på Brookhaven National Lab som en bachelor-studerende.