"Все звезды сошлись", - сказала Эльке-Кэролайн Ашенауэр, научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории и руководитель разработки планов EIC. "У нас есть технология для создания этого уникального ускорителя частиц и детектора для проведения измерений, которые вместе с лежащей в их основе теорией впервые могут дать ответы на давние фундаментальные вопросы ядерной физики".

EIC - не единственный Брукхейвенский проект, призванный изменить ядерную физику и физику элементарных частиц. Предстоящие данные с релятивистского коллайдера тяжелых ионов могут, наконец, обнаружить неуловимый хиральный магнитный эффект. Между тем, запланированные ускорители могли бы работать на устойчивой энергии, что резко отличается от современных машин.

На пресс-конференции во время апрельской встречи APS 2021 исследователи обсудят, как передовые ускорители могут столкнуться как с потреблением энергии, так и с нашими предположениями о природе материи.

Новая мощная установка для ядерной физики

"Научные достижения EIC помогут всем нам понять, откуда мы пришли и как видимая материя вокруг нас состоит из элементарных строительных блоков", - сказал Ашенауэр.

Ускоритель и детектор будут служить своего рода камерой, снимающей 3D-изображения и видеофильмы электронов, сталкивающихся с поляризованными протонами и ионами. Подобно компьютерному томографу для атомов, EIC позволит ученым увидеть, как несущие силу глюонные частицы удерживают вместе кварки, внутренние компоненты протонов и нейтронов. Это также даст представление о вращении фундаментальных частиц.

Ашенауэр представит обновленную информацию о статусе первого года проекта EIC - сотрудничества между BNL и Национальным ускорительным центром Томаса Джефферсона - и обзор его экспериментального оборудования.

Охота за хиральным магнитным эффектом

EIC будет основан на релятивистском коллайдере тяжелых ионов, который вскоре сам по себе даст важные результаты.

Летом 2021 года анализ данных, вероятно, завершится экспериментом по поиску решающего доказательства хирального магнитного эффекта. Этот предполагаемый эффект помогает объяснить многие фундаментальные особенности Стандартной модели и может раскрыть, почему наша вселенная содержит в подавляющем большинстве случаев больше материи, чем антивещества, что имеет решающее значение для существования человека.

Цзиньфэн Ляо, физик-ядерщик-теоретик из Университета Индианы в Блумингтоне, поделится ключевыми прогнозами о том, что может раскрыть эксперимент.

"Сигнатуры, как и предсказывало наше теоретическое исследование, демонстрируют явные перспективы однозначного установления существования кирального магнитного эффекта в эксперименте по столкновению изобар", - сказал Ляо.

Ляо и его коллеги создали специальный вычислительный инструмент на основе гидродинамики для моделирования экспериментальных столкновений и любых изменений, которые может вызвать киральный магнитный эффект.

Они показывают, что у нового эксперимента больше шансов обнаружить эффект, чем у предыдущих попыток, долгое время страдавших от слабых сигналов и сильного фонового загрязнения. Прогнозы были опубликованы в Письма с физическим обзором.

Исследование глубоких субатомных вопросов требует большой энергии.

"Большие ускорители частиц потребляют поразительно большое количество энергии", - сказал Георг Хоффштеттер, профессор Корнельского университета.

Он поделится результатами тестового ускорителя Cornell-BNL, или CBETA, первого в мире, который многократно ускоряет луч, одновременно питая себя за счет повторного использования энергии луча. Это еще больше снижает потребность в электроэнергии благодаря сверхпроводящему и магнитному оборудованию.

Технология рекуперации энергии Linacs, которая позволяет использовать тестовый ускоритель, может привести к созданию ускорителей частиц меньшего размера с более высокими токами пучка и сниженным потреблением энергии.

"Люди могут извлечь выгоду из промышленного применения Linacs с рекуперацией энергии, используя более совершенные компьютерные чипы, проходя лечение в центрах лучевой терапии, которые направляют лучи с помощью постоянных магнитов, или вдыхая медицинские изотопы, произведенные на ускорителе", - сказал Хоффштеттер.

Основываясь на успехе тестового ускорителя, его главный исследователь и старший физик Брукхейвена Деян Трбоевич представит проекты нового коллайдера "зеленой энергии". Частицы движутся по линиям луча беговой дорожки, сформированным из высококачественных постоянных магнитов, которые не требуют использования электроэнергии.

""Зеленый ускоритель" демонстрирует совершенно новый способ ускорения частиц с очень жестким контролем их движения и с чрезвычайно высоким диапазоном энергий. Этого никогда раньше не делалось", - сказал Трбоевич.

Он продемонстрирует, как EIC, а также аналогичный ускоритель, рассматриваемый на Большом адронном коллайдере, могли бы включать энергосберегающие функции.