Krystalizuje się wizja budowy amerykańskiego Zderzacza Elektron-Jon

8 kwietnia 2021, 17:17
Screenshot_2021-0
Ilustracja: Brookhaven National Laboratory [bnl.gov]

Międzynarodowy zespół naukowców z ponad 150 instytucji na świecie (w tym kilku polskich ośrodków) opublikował obszerny raport dotyczący założeń stworzenia nowego Zderzacza Elektron-Jon (EIC), który ma powstać w USA. Ten tzw. "żółty raport" zbiera w całość oczekiwania dotyczące możliwości prowadzenia badań fizycznych oraz wskazuje realne ścieżki wykonania konstrukcji najlepiej służącej temu celowi.

Wspomniany żółty raport (ang. Yellow Report) jest podsumowaniem przeszło rocznej pracy nad przygotowaniem projektu Zderzacza Elektron-Jon (ang. Electron-Ion Collider, EIC), który ma powstać w amerykańskim Narodowym Laboratorium w Brookhaven. Współautorami tego rozległego, liczącego blisko 900 stron, opracowania są także liczni specjaliści z Polski - fizycy z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ, Uniwersytetu Jagiellońskiego, Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Instytutu Fizyki Jądrowej PAN.

We współpracy z inżynierami i naukowcami z całego świata badali oni potrzeby i możliwości pomiaru konkretnych procesów fizycznych i kwantowych z wykorzystaniem urządzeń nowej konstrukcji. „Wypracowane wnioski dotyczą m. in. optymalizacji projektu detektorów, czyli ich geometrii i podzespołów, tak aby w możliwie jak najlepszy sposób zrealizować postawione cele badawcze” - wskazał dr Paweł Sznajder z NCBJ, będący jednym z polskich współautorów opracowania, wraz z prof. dr hab. Lechem Szymanowskim oraz dr hab. Jakubem Wagnerem.

„Jednym z obiecujących procesów, które naszym zdaniem warto badać w zderzeniach elektronów z jonami jest tzw. rozpraszanie do tyłu” - uzupełnia profesor Szymanowski. „W procesie tym wirtualny foton wymieniany pomiędzy zderzanym elektronem, a jednym z kwarków nukleonu prowadzi do wytworzenia w stanie końcowym mezonu o pędzie przeciwnym do pędu fotonu, co uzasadnia nazwę takiego procesu jako produkcji mezonu do tylu (backward meson production). [...] wskazanymi przez nas procesami zainteresowali się zarówno fizycy z działającego zderzacza w Jefferson LAB, jak i zostały one uwzględnione w programie badawczym EIC” - wyjaśnił.

image
Schemat przewidywanej konstrukcji EIC. Ilustracja: Brookhaven National Laboratory [bnl.gov]

„Praca nad raportem pozwoliła także na zainicjowanie szeregu aktywności związanych z rozwojem metod obliczeniowych” - dodaje dr Sznajder. „Pracujemy m. in. nad metodami Monte Carlo, będącymi ważną częścią symulacji pracy detektorów. Ponadto jesteśmy zaangażowani w rozwój platformy obliczeniowej PARTONS, z której korzystają teoretycy i doświadczalnicy badający rozkłady GPD” - podkreśla.

Dążymy do stworzenia trójwymiarowego obrazu protonu. Wykonaliśmy obliczenia teoretyczne i skorzystaliśmy z platformy PARTONS, aby uzyskać przewidywania przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw zajść interesujących nas procesów fizycznych. Wszystko to po to, by eksperymentatorzy wiedzieli gdzie i jakie detektory umieścić wokół miejsca zderzeń, aby uzyskać najwięcej interesujących informacji.

dr hab. Jakub Wagner, Zakład Fizyki Teoretycznej NCBJ

Tworzenie tzw. żółtych raportów dla projektowanych wielkich urządzeń badawczych to typowa praktyka w świecie nauki w obszarze fizyki wysokich energii. Na podstawie tego typu raportów są następnie organizowane współprace eksperymentalne i projektowane są detektory.

EIC jest projektem, który został zaakceptowany do realizacji - w styczniu ubiegłego roku pojawiła się informacja o wyborze lokalizacji jego budowy.

Publikacja żółtego raportu EIC zbiegła się w czasie z publikacją tzw. białego, bardziej podstawowego raportu dla chińskiego zderzacza elektron-jon (ang. Electron-Ion Collider in China, EIcC). Raport ten jest podsumowaniem celów badawczych, które można by zrealizować w EIcC. W jego przygotowaniu byli również zaangażowani polscy fizycy (NCBJ).

Projekt EIcC nie jest jeszcze zaakceptowany do realizacji. Jeżeli powstanie, będzie posiadał inne parametry pracy zderzacza w stosunku do projektu amerykańskiego, przez co uzupełni światowy program badawczy fizyki wielkich energii, szczególnie ten związany z chromodynamiką kwantową (ang. quantum chromodynamics, QCD). Budowę zderzacza elektronów i jonów rozważa także CERN.

Pełną treść Żółtej Księgi EIC można pobrać ze strony internetowej: https://arxiv.org/abs/2103.05419


image
Z oferty Sklepu Defence24.pl

 

Space24
Space24
KomentarzeLiczba komentarzy: 0
No results found.
Tweets Space24