Thomas Jefferson National Accelerator-Anlegget, en av to laboratorier som kanskje en dag vert Elektronet Ion ColliderPhoto: DOE er Jefferson-Lab
En foreslått milliarder dollar Amerikanske partikkel collider har mottatt entusiastisk støtte fra det AMERIKANSKE National Academies of Sciences, Ingeniørfag og Medisin, i henhold til en nylig utgitt rapport.
Denne foreslåtte “elektron-ion collider” eller EIC, ville det tjene som en state-of-the-art anlegget er utformet for å svare på noen av de dypeste spørsmål om vårt Univers. National Academies “finner en overbevisende vitenskapelige tilfelle for et slikt anlegg,” ifølge sin rapport som offentliggjøres i dag.
“Vi kan vise EIC,” og kjernefysikk det vil studere, “som den siste utposten av Standard Modell fysikk,” Ani Aprahamian, professor i eksperimentell kjernefysikk ved Universitetet i Notre Dame, sa i en National Academies webinar tirsdag.
Et elektron-ion collider ville knuse en bredde av polarisert elektroner med en bredde av polarisert protoner med høy lysstyrke, som betyr at partikler i hver stråle har justert spinn og bjelker blir presset til å maksimere kollisjoner. Et slikt eksperiment er ment å studere strukturen inne i atomic kjerner og protoner. Nok av mysterier forbli på denne fronten—som for eksempel hvordan protoner få sine kjernefysiske spinn i første omgang, eller hvorfor de veier over 100 ganger mer enn summen av sine deler (kalt kvarker), for eksempel.
Elektron-ion collider vil i hovedsak fungere som et elektron mikroskop, der elektroner tjene som går inn i det indre av atomer.
Rapporten er et viktig neste skritt i eksperimentets historie, etter 2015 rapport fra Nuclear Science Advisory Committee “sterkt anbefalt” EIC konstruksjon. National Academies rapporten konkluderer med at akseleratoren vil være viktig både for kjernefysikk, andre forskningsområder, og gasspedalen vitenskap generelt: “[T]han svar på disse fundamentale spørsmålene om arten av atomer vil også ha implikasjoner for partikkel fysikk og astrofysikk og eventuelt andre felt. Fordi en EIC vil kreve betydelige fremskritt og nyvinninger, effekten av å bygge en EIC vil påvirke alle akselerator-basert sciences”, står det.
I dag, to laboratorier med halvparten av puslespill hver kjemper for collider. En partikkel-akselerator, Relativistic Heavy Ion Collider i Brookhaven National Lab (BNL) i New York, allerede har en ring som akselererer polarisert protoner, og ville bare trenger et elektron ringen. En annen, Thomas Jefferson National Accelerator Anlegget (JLab) i Virginia, som har et elektron-akselerator, og ville trenge proton ringen.
For nå, laboratorier som arbeider sammen. I henhold til en felles uttalelse fra BNL og JLab: “Vi er veldig glade for å se resultatene av NAS-rapporten. Vi støtter fullt ut utvalgets funn og takker medlemmene for deres innsats. Vi ser frem til å DOE og NSF vedta utvalgets funn, og for å arbeide med de organisasjonene og den verdensomspennende kjernefysisk fysikk samfunnet å gjøre EIC en realitet.”
Ingen avgjørelse er tatt hensyn til hvilken lab vil bygge eksperimentet, eller har en kostnad er fastlagt, men en 2015 rapport fra Naturen oppført anslag rundt $1 million til $1,5 milliarder kroner. Adrian Cho, skriver for Vitenskap, peker på at Department of Energy, som vil finansiere prosjektet, er i ferd med å bygge en kjernefysisk fysikk-anlegget ved Michigan State University (universitet) som vil koste $730 millioner kroner, slik det EIC sannsynligvis ikke er i DOE severdigheter ennå.
Den nye rapporten er viktig fordi den legger ut vitenskap tilfelle for en kjernefysisk innretning som vil innlede neste æra å studere strukturen i hverdagen saken i form av sin grunnleggende bestanddeler,” sa Christine Aidala, professor i kjernefysikk ved Universitetet i Michigan.
Konsensus er klart: Amerikanske kjernefysiske fysikere virkelig, virkelig ønsker et elektron-ion collider.
Disclosure: jeg gjorde noen EIC-relatert forskning ved Brookhaven National Lab som en lavere grads student.