Kansalliset tiede-, tekniikka- ja lääketieteelliset akatemiat julkaisivat tiistaina raportin, joka antoi täydellisen hyväksynnän uudelle hiukkaskiihdyttimen projektille nimeltään Electron-Ion Collider (EIC). Merkki on merkittävä askel kohti projektin saamista maasta ja hiukkasfysiikan siirtämistä seuraavalle tasolle.
Toisin kuin Euroopassa toimiva suuri hadronikoppija (LHC), joka hajottaa protonit protoneiksi melkein valon nopeudella, uusi kone puristaisi elektronien korkean energian säteet protoneiksi tai raskaammiksi ioneiksi, Adrian Cho at Science raportoi. Nämä yhteentörmäykset, raportin yhteispuheenjohtaja Notre Damen ydinfyysikko Ani Aprahamian selittää Choille, tuottaa puhtaampia ja helpommin tulkittavissa olevia tuloksia LHC: hen verrattuna, ja se on parempi koettelemaan kuinka kvarkit ja gluonit protonien ja atomien välillä on järjestetty.
Näyttää siltä, että vaikka olemme tehneet melko hyvää työtä uusien alkuainehiukkasten tai protoneja, neutroneja ja atomeja muodostavien bittien ja kappaleiden tunnistamisessa, meillä on edelleen vaikeuksia selvittää, kuinka ne kaikki sopivat yhteen. Emme silti edes tiedä vain, mikä protoni tai ydin todella näyttää.
MIT-fyysikko Richard Milner kertoo Jennifer Chulle MIT News -palvelussa, että uusi kiihdytin pystyisi vastaamaan kolmeen pääkysymykseen: Ensimmäinen on ymmärtää, mistä protonin massa tulee, koska se voi olla jopa 100 kertaa suurempi kuin sen sisältämät bitit ja kappaleet. (Kolmen kvarkin paino, jonka gluonien muodostama voimakas ydinvoima sitoo yhteen, muodostaa vain 5 prosenttia protonin massasta.) Toiseksi tutkijat toivovat ymmärtävänsä paremmin kulmavirran tai ”spinin” käsitettä. Kolmanneksi, EIC saattaa auttavat paljastamaan, kuinka gluonit, hiukkaset, jotka pitävät muita hiukkasia yhdessä, toimivat. "Aineen gluonit ovat vähän kuin tumma aine maailmankaikkeudessa: näkymättömiä, mutta niillä on tärkeä rooli", Milner sanoo. "Elektroni-ionin kolarilaite paljastaisi mahdollisesti uusia tiloja, jotka johtuvat monien gluonien tiivisestä pakkaamisesta nukleonien ja ytimien sisälle."
Kaksi kansallista laboratoriota kilpailevat jo kiihdyttimen isäntänä, tosin todennäköisesti kuluu useita vuosia ennen kuin energiaministeriö käynnistää hankkeen virallisesti. Projektin odotetaan päivittävän olemassa olevaa ionin törmääjää Brookhavenin kansallisessa laboratoriossa Long Islandilla tai elektronisäteen Thomas Jeffersonin kansallisessa kiihdytinlaboratoriossa Newport Newsissa, Virginia. Edwin Cartlidgen mukaan Naturessa, ydintutkimuksen neuvoa-antavan komitean kolme vuotta sitten antamassa raportissa ehdotettiin, että hanke maksaa vähintään miljardin dollarin.
Hankkeen aikataulu on kyseenalainen. Laitoksen rakentava energiaministeriö rahoittaa parhaillaan 730 miljoonan dollarin lainaa harvinaisille isotooppipalkeille Michiganin osavaltion yliopistossa, eikä sillä todennäköisesti ole kykyä hallita uutta laajamittaista hanketta, ennen kuin se on valmis. vuonna 2020.
Cartlidge huomauttaa myös, että Kiinassa ja CERN: ssä Euroopassa suunnitellaan parhaillaan myös elektron-ionien törmäyksiä ja että näiden kolmen ryhmän on ehkä harkittava yhteistyötä saadakseen projekti alulle milloin tahansa pian. Ja sitten on Yhdysvaltojen täynnä historiaa hiukkaskiihdyttimillä. Kongressi peruutti vuonna 1993 suprajohtavan Super Colliderin, massiivisen hiukkaskiihdyttimen, joka olisi johtanut Higgsin bosonin ja muiden hiukkasten löytämiseen vuosikymmeniä ennen kuin se löydettiin LHC: stä vuonna 2012. Toisin sanoen politiikka voisi päästä tielle. EIC.
Cho raportoi, että tämä ei olisi ensimmäinen rakennettava EIC. Hadron-elektronirengaskiihdytin (HERA) -nimisen projektin versio toteutettiin Saksassa vuosina 1992-2007, ja se johti gluonin löytämiseen. Törmäyslaitteen yhdysvaltalainen versio toimisi pienemmillä energialähteillä, mutta sillä olisi 100–1000 törmäysten lukumäärä, mikä tuottaisi eksponentiaalisesti enemmän dataa.
Vuonna 2015, kun vaikutusvaltainen ydintieteellistä neuvoa-antava komitea hyväksyi julkisesti EIC: n rakentamisen, Donald Geesaman, ydinfyysikko Argonnen kansallisessa laboratoriossa Illinoisissa, ja NSAC: n puheenjohtaja, puhuivat tieteellisestä tarpeesta perustaa EIC, julistaen, "kunnes meillä ei ole EIC: tä, ydinfysiikan alueilla on valtavia alueita, joihin emme aio edistyä."
