Electron-Ion Collider (EIC) kommer att undersöka den interna strukturen i kärnämne som den existerar idag. Elektroner som krockar med joner kommer att byta virtuella fotoner med kärnpartiklarna för att hjälpa forskare att "se" inuti kärnpartiklarna. Kollisionerna kommer att producera exakta 3D -ögonblicksbilder av det interna arrangemanget av kvarker och gluoner inom vanligt kärnämne, som en kombinations CT / MR -skanner för atomer. Elektroner kan "plocka ut" enskilda kvarker från protonerna som utgör kärnor. Att studera hur dessa kvarker kombineras för att bilda sammansatta partiklar kommer att informera vår förståelse om hur dagens synliga materia utvecklats från QGP som studerades vid Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Upphovsman:Brookhaven National Laboratory
När Electron Ion Collider fick klartecken i januari 2020, det blev den enda nya stora acceleratorn på gång någonstans i världen.
"Alla stjärnor är i linje, "sade Elke-Caroline Aschenauer, Brookhaven National Laboratory Staff Scientist och en ledare för att utveckla EIC -planerna. "Vi har tekniken för att bygga denna unika partikelaccelerator och detektor för att göra de mätningar som, tillsammans med den bakomliggande teorin, kan för första gången ge svar på långvariga grundläggande frågor inom kärnfysik. "
EIC är inte det enda Brookhaven -projektet som är redo att omforma kärn- och partikelfysik. Kommande data från Relativistic Heavy Ion Collider kunde äntligen upptäcka den svårfångade kirala magnetiska effekten. Under tiden, planerade acceleratorer kan köras på hållbar energi, en drastisk avvikelse från dagens maskiner.
Vid en presskonferens under APS aprilmöte 2021, forskare kommer att diskutera hur avancerade acceleratorer kan kollidera med både energiförbrukning och våra antaganden om materiens natur.
En kraftfull ny anläggning för kärnfysik
"EIC:s vetenskapliga framsteg kommer att hjälpa oss alla att förstå varifrån vi kommer och hur den synliga materien runt oss består av dess elementära byggstenar, sa Aschenauer.
Experimentella mätningar av Chiral Magnetic Effect (CME). En illustration av hadronvinkelkorrelationsmönstret i (x-y) planet tvärs över strålaxeln z vid en kraftig jonkollision. CME inducerar en asymmetri i utsläppet av positiva och negativa hadroner längs magnetfältets axel. Upphovsman:Dmitri E. Kharzeev och Jinfeng Liao / Nature Reviews Physics
Acceleratorn och detektorn kommer att fungera som en slags kamera, tar 3D-bilder och filmer av elektroner som kolliderar med polariserade protoner och joner. Som en CT -skanner för atomer, EIC kommer att låta forskare se hur kraftbärande gluonpartiklar håller ihop kvarkar, de inre komponenterna i protoner och neutroner. Det kommer också att ge insikter om rotationen av grundläggande partiklar.
Aschenauer kommer att ge statusuppdateringar från EIC -projektets första år - ett samarbete mellan BNL och Thomas Jefferson National Accelerator Facility - och en översikt över dess experimentella utrustning.
Jagar efter den kirala magnetiska effekten
EIC kommer att bygga vidare på Relativistic Heavy Ion Collider, som snart kommer att ge stora egna resultat.
Sommaren 2021, dataanalys kommer sannolikt att sluta med ett experiment som letar efter avgörande bevis på den kirala magnetiska effekten. Denna föreslagna effekt hjälper till att förklara många grundläggande funktioner i standardmodellen och kan låsa upp varför vårt universum innehåller överväldigande mer materia än antimateria, avgörande för människans existens.
Jinfeng Liao, en teoretisk kärnfysiker vid Indiana University Bloomington, kommer att dela viktiga förutsägelser om vad experimentet kan avslöja.
Animationen visar hur olika energipartiklar rör sig genom det fasta fältet alternerande linjär gradientaccelerator. Upphovsman:Stephen Brooks
"Underskrifterna, som förutsagt av vår teoretiska studie, visa ett tydligt löfte om att entydigt fastställa förekomsten av kiral magnetisk effekt i isobar -kollisionsexperimentet, "sa Liao.
Liao och kollegor skapade ett anpassat vätskedynamikbaserat beräkningsverktyg för att simulera experimentella kollisioner och eventuella förändringar som den kirala magnetiska effekten skulle orsaka.
De visar att det nya experimentet har en bättre chans att upptäcka effekten än tidigare försök, länge plågad av svaga signaler och stark bakgrundskontaminering. Prognoserna publicerades i Fysiska granskningsbrev .
Att undersöka djupa subatomära frågor kräver mycket kraft.
"Stora partikelacceleratorer använder en chockerande stor mängd energi, "sa Georg Hoffstaetter, professor vid Cornell University.
Han kommer att dela resultat från Cornell-BNL Test Accelerator, eller CBETA, världens första att accelerera en stråle flera gånger samtidigt som den driver sig själv genom att återanvända strålenergi. Det minskar elbehovet ytterligare med supraledande och magnetisk utrustning.
Cornell-BNL testaccelerator. Kredit:CLASSE
Energy Recovery Linacs -tekniken som möjliggör testacceleratorn kan leda till mindre partikelacceleratorer med högre strålström och minskad energiförbrukning.
"Människor kan dra nytta av de industriella tillämpningarna av Energy Recovery Linacs genom att använda bättre datorchips, genom att bli botad i strålterapicenter som styr balkar med permanentmagneter, eller genom att andas in acceleratorproducerade medicinska isotoper, sa Hoffstaetter.
Bygga på testacceleratorns framgång, dess huvudutredare och Brookhaven Senior Physicist Dejan Trbojevic kommer att presentera design för en ny grön energikollider. Partiklar rusar längs banbanans linjer, bildad av permanentmagneter av hög kvalitet som inte kräver användning av elektrisk ström.
"Den" gröna acceleratorn "visar ett helt nytt sätt att accelerera partiklar med mycket tät kontroll över deras rörelse och med ett extremt högt energiområde. Det har aldrig gjorts tidigare, sa Trbojevic.
Han kommer att visa hur EIC, liksom en liknande accelerator som övervägs hos Large Hadron Collider, kan innehålla de energibesparande funktionerna.
