El colisionador de iones de electrones (EIC) sondeará la estructura interna de la materia nuclear tal como existe en la actualidad. Los electrones que chocan con los iones intercambiarán fotones virtuales con las partículas nucleares para ayudar a los científicos a "ver" el interior de las partículas nucleares. Las colisiones producirán instantáneas 3D de precisión de la disposición interna de los quarks y gluones dentro de la materia nuclear ordinaria. como una combinación de escáner CT / MRI para átomos. Los electrones pueden "seleccionar" quarks individuales de los protones que forman los núcleos. El estudio de cómo esos quarks se recombinan para formar partículas compuestas informará nuestra comprensión de cómo la materia visible actual evolucionó a partir del QGP estudiado en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Crédito:Laboratorio Nacional Brookhaven
Cuando el Electron Ion Collider recibió el visto bueno en enero de 2020, se convirtió en el único nuevo acelerador importante en funcionamiento en todo el mundo.
"Todas las estrellas alineadas, "dijo Elke-Caroline Aschenauer, Científico del personal del laboratorio nacional de Brookhaven y líder en el desarrollo de planes EIC. "Tenemos la tecnología para construir este detector y acelerador de partículas único para realizar las mediciones que, junto con la teoría subyacente, puede por primera vez proporcionar respuestas a preguntas fundamentales de larga data en física nuclear ".
El EIC no es el único proyecto de Brookhaven preparado para remodelar la física nuclear y de partículas. Los próximos datos del Colisionador de Iones Pesados Relativista podrían finalmente detectar el elusivo efecto magnético quiral. Mientras tanto, los aceleradores planificados podrían funcionar con energía sostenible, una desviación drástica de las máquinas actuales.
En una conferencia de prensa durante la reunión de abril de 2021 APS, Los investigadores discutirán cómo los aceleradores de vanguardia podrían chocar tanto con el consumo de energía como con nuestras suposiciones sobre la naturaleza de la materia.
Una nueva y poderosa instalación para la física nuclear
"Los avances científicos del EIC nos ayudarán a todos a comprender de dónde venimos y cómo se compone la materia visible que nos rodea a partir de sus bloques de construcción elementales, "dijo Aschenauer.
Medidas experimentales del efecto magnético quiral (CME). Una ilustración del patrón de correlación angular de hadrones en el plano (x-y) transversal al eje del haz z en una colisión de iones pesados. La CME induce una asimetría en la emisión de hadrones positivos y negativos a lo largo del eje del campo magnético. Crédito:Dmitri E. Kharzeev y Jinfeng Liao / Nature Reviews Physics
El acelerador y el detector servirán como una especie de cámara, tomar imágenes y películas en 3-D de electrones que chocan con protones e iones polarizados. Como un escáner de tomografía computarizada para átomos, el EIC permitirá a los científicos ver cómo las partículas de gluones portadoras de fuerza mantienen unidos a los quarks, los componentes internos de protones y neutrones. También ofrecerá información sobre el giro de las partículas fundamentales.
Aschenauer brindará actualizaciones de estado del primer año del proyecto EIC, una colaboración entre BNL y Thomas Jefferson National Accelerator Facility, y una descripción general de su equipo experimental.
A la caza del efecto magnético quiral
El EIC se basará en el colisionador de iones pesados relativista, que pronto producirá importantes resultados por sí mismo.
En verano de 2021, El análisis de datos probablemente concluirá en un experimento que busque una prueba decisiva del efecto magnético quiral. Este efecto propuesto ayuda a explicar muchas características fundamentales del Modelo Estándar y podría revelar por qué nuestro universo contiene abrumadoramente más materia que antimateria. crucial para la existencia humana.
Jinfeng Liao, físico nuclear teórico de la Universidad de Indiana en Bloomington, compartirá predicciones clave sobre lo que podría descubrir el experimento.
La animación muestra cómo diferentes partículas de energía se mueven a través del acelerador de gradiente lineal alterno de campo fijo. Crédito:Stephen Brooks
"Las firmas, como predice nuestro estudio teórico, muestran una clara promesa de establecer de manera inequívoca la existencia de un efecto magnético quiral en el experimento de colisión isobárica, "dijo Liao.
Liao y sus colegas crearon una herramienta computacional basada en dinámica de fluidos personalizada para simular colisiones experimentales y cualquier cambio que causaría el efecto magnético quiral.
Muestran que el nuevo experimento tiene más posibilidades de detectar el efecto que los intentos anteriores, plagado durante mucho tiempo por señales débiles y una fuerte contaminación de fondo. Las predicciones fueron publicadas en Cartas de revisión física .
Sondear cuestiones subatómicas profundas requiere mucho poder.
"Los aceleradores de partículas grandes utilizan una cantidad sorprendentemente grande de energía, "dijo Georg Hoffstaetter, profesor de la Universidad de Cornell.
Compartirá los resultados del Acelerador de pruebas Cornell-BNL, o CBETA, el primero en el mundo en acelerar un rayo varias veces mientras se alimenta mediante la reutilización de la energía del rayo. Reduce aún más la demanda de electricidad con equipos superconductores y magnéticos.
Acelerador de pruebas Cornell-BNL. Crédito:CLASSE
La tecnología Energy Recovery Linacs que habilita el acelerador de prueba podría conducir a aceleradores de partículas más pequeños con corrientes de haz más altas y un consumo de energía reducido.
"Las personas pueden beneficiarse de las aplicaciones industriales de Energy Recovery Linacs utilizando mejores chips de computadora, al ser curado en centros de radioterapia que guían haces con imanes permanentes, o inhalando isótopos médicos producidos por aceleradores, "dijo Hoffstaetter.
Sobre la base del éxito del acelerador de pruebas, su investigador principal y físico senior de Brookhaven, Dejan Trbojevic, presentará diseños para un nuevo colisionador de energía verde. Las partículas se aceleran a lo largo de las líneas de luz de las pistas de carreras, formado a partir de imanes permanentes de alta calidad que no requieren el uso de energía eléctrica.
"El 'acelerador verde' muestra una forma completamente nueva de acelerar partículas con un control muy estricto de su movimiento y con un rango de energía extremadamente alto. Nunca antes se había hecho, "dijo Trbojevic.
Él demostrará cómo el EIC, así como un acelerador similar bajo consideración en el Gran Colisionador de Hadrones, podría incorporar las características de ahorro de energía.
