El profesor de física de la Universidad de Cincinnati, Alan Schwartz, señala un panel de cuarzo de grado óptico en su laboratorio de óptica. Él y sus estudiantes utilizaron estos paneles de cuarzo para construir un nuevo detector para el colisionador de partículas SuperKEKB de Japón. Crédito:Andrew Higley / UC Creative
Los físicos de la Universidad de Cincinnati celebraron un nuevo récord mundial como parte de un equipo de investigación que trabaja en un colisionador de partículas japonés.
El colisionador SuperKEKB observó una tasa récord de colisiones de partículas, conocido como luminosidad, desde su lanzamiento en 2018. Y esto es solo el comienzo. Se espera que el colisionador supere ese récord 40 veces en los próximos años mientras los investigadores intentan explicar los principios básicos del universo.
Los físicos de la UC Kay Kinoshita y Alan Schwartz están investigando varios temas, incluida la materia oscura, que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo, pero no se ha observado, al menos directamente.
"Esperamos que nuestro experimento con el acelerador pueda detectar la materia oscura si existe de una manera que no ha sido probada antes," "Dijo Kinoshita.
Más colisiones significan más oportunidades para explorar acertijos de la física de partículas que podrían ayudar a explicar las fuerzas fundamentales en el universo:como por qué la materia prevalece sobre la antimateria. El acelerador dispara positrones y electrones entre sí alrededor de un anillo de 3 kilómetros. Cuando chocan a menudo crean materia nueva.
"Observamos la materia oscura indirectamente a partir de observaciones astronómicas. La pregunta es ¿qué es?" Dijo Kinoshita. "Este experimento está buscando nuevos rincones de posibilidad que se han abierto".
El profesor de física de la Universidad de Cincinnati, Alan Schwartz, y el becario postdoctoral de la UC, Boqun Wang, ensamblan un detector de cuarzo en una sala limpia en la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía de Japón. Crédito:UC
Los físicos de partículas están especialmente entusiasmados con SuperKEKB debido a su potencial para observar fenómenos más inusuales.
Schwartz y sus estudiantes diseñaron y construyeron uno de los detectores de partículas en el colisionador. Utilizaron barras de cuarzo de grado óptico fabricadas con precisión que ensamblaron en el sitio para identificar nuevas partículas creadas por las colisiones.
"Este hito representa un avance significativo en el diseño de aceleradores, ", Dijo Schwartz." El acelerador utiliza el llamado enfoque de 'nanohaces', en el que las vigas se aprietan en la dirección vertical para volverse muy delgadas ".
Schwartz dijo que esto aumenta en gran medida la probabilidad de que los electrones choquen con los positrones que viajan entre sí a casi la velocidad de la luz.
Schwartz dijo que SuperKEKB aplanará los haces gemelos aún más a solo 60 nanómetros, o menos del 1% del diámetro de un cabello humano. Igualmente, el colisionador generará más electrones y positrones para generar más colisiones y más datos.
La profesora de física de la Universidad de Cincinnati, Kay Kinoshita, está explorando la materia oscura en su investigación en la Organización de Investigación Aceleradora de Alta Energía de Japón. Crédito:Joseph Fuqua II / UC Creative
La pandemia mundial ha interrumpido los viajes internacionales de los físicos de la UC. Pero SuperKEKB ha seguido funcionando, y el experimento Belle II para acumular datos, gracias a los miembros de todo el mundo que se turnan las 24 horas del día para controlar su funcionamiento de forma remota. Kinoshita terminó el entrenamiento para supervisar uno de estos turnos remotos.
"Es bastante intenso. Estos experimentos son increíblemente complejos. Muchas cosas pueden salir mal, " ella dijo.
Pero Kinoshita se ha estado preparando para este experimento durante toda su carrera académica de 38 años. Trabaja en física experimental de partículas desde 1982.
"Es divertido porque es un desafío. Sabes que estás trabajando en cosas en las que nadie ha trabajado antes, " ella dijo.
