米国エネルギー省 (DOE) のブルックヘブン国立研究所は、原子核とその結合力についての私たちの理解を革命的に変えようとしています。
この変換は遊雅堂 キャンペーンコード (EIC) によって主導されます。エネルギー省のトーマス・ジェファーソン国立遊雅堂 キャンペーンコード施設と提携して設計された画期的な粒子遊雅堂 キャンペーンコード.
最先端の技術を統合することで、EIC は遊雅堂 キャンペーンコード物理学の分野を進歩させながら、亜原子の世界の謎を解明することを約束します。
ブルックヘブンの新時代: RHIC から EIC へ
EIC はブルックヘブンの遺産に基づいて構築されています相対論的重イオン遊雅堂 キャンペーンコード(RHIC)、これはの基礎となっています素粒子物理学の研究20年以上。
遊雅堂 キャンペーンコードへの移行には、RHIC のイオン加速器リングの 1 つを再利用し、電子加速器リング、蓄積リング、高度な機器などの新しいコンポーネントを統合することが含まれます。
このハイブリッド設計は、既存のインフラストラクチャを最大限に再利用するだけでなく、前例のないレベルの精度と革新への道を切り開きます。
RHIC の運用段階が終了しても、EIC に不可欠な工学および物理学の課題を解決するためのテストベッドとして極めて重要な役割を果たしています。 RHIC の遊雅堂 キャンペーンコード物理実験 (APEX) プログラムは、EIC の設計に影響を与えた重要な洞察をすでに提供しています。
衝突率の上昇
遊雅堂 キャンペーンコードの基本的な目標は、粒子の衝突がどのくらいの頻度で起こるかの尺度である高い光度を達成することです。これらの衝突は、物質の構成要素に関する画期的な発見に必要なデータを生成します。
RHIC では、イオン ビームは特定の相互作用点での衝突率を最大化するように成形されます。 EIC に関しては、物理学者は陽子ビームとイオン ビームをリボン状の形状に平らにすることで、この概念をさらに洗練させています。
この革新的なアプローチにより、到来する電子ビームとの相互作用の確率が高まり、遊雅堂 キャンペーンコードの全体的な性能が向上します。
粒子ビームを低温かつコンパクトに保つ
高い光度を達成するには、「冷たい」ビームを維持することが不可欠です。粒子が加熱されると、その動きが不安定になり、ビームが膨張して衝突率が低下します。
比較的低温の電子ビームを導入してイオン ビームと並行して移動させることにより、熱を奪い、正に帯電したイオン間の自然な反発を打ち消します。
遊雅堂 キャンペーンコードでは、この冷却プロセスが拡張され、最適化されます。科学者らは、より長い冷却セクション、より高い電子強度、革新的な構成を使用して、イオン ビームを密に充填して高効率に保つことを計画しています。
粒子軌道の同期と安定化
EIC 特有の課題の 1 つは、エネルギー レベルに応じて異なる速度で移動する電子と陽子のビームを同期させることです。
衝突が相互作用点で正確に起こることを保証するために、ブルックヘブンの研究者は、陽子ビームの軌道を動的に調整する高度な磁石システムを開発しました。これらのシステムは、RHIC の APEX 研究中に厳密にテストされ、EIC へのシームレスな統合への道が開かれました。
安定性も重要な要素です。イオン ビームは遊雅堂 キャンペーンコード内で毎秒数万回転するため、加速器の環境との相互作用により不安定が生じる可能性があります。
これに対処するために、ブルックヘブンの科学者は、不要な電子雲と熱の蓄積を軽減するアモルファス カーボンなどの減衰システムとコーティングをテストしました。
磁気干渉の克服
EIC の複雑な設計には 3 つの異なる遊雅堂 キャンペーンコードリングが含まれています。1 つはイオン用、1 つは電子の衝突用、もう 1 つは電子を衝突エネルギーまで加速するためです。
しかし、これらのリング間の磁気干渉が潜在的な障害となっていました。 APEX 実験を通じて、研究者らは、電子を EIC に注入する前に高エネルギーまで事前加速することで、この干渉が軽減されることを発見しました。
この発見は遊雅堂 キャンペーンコードの設計に組み込まれ、あらゆるエネルギー レベルでのスムーズな動作が保証されています。
中性子の秘密を解き明かす
遊雅堂 キャンペーンコードは主に陽子を調べるように設計されていますが、研究者は原子核の重要な構成要素である中性子の構造の探索にも熱心に取り組んでいます。
中性子は電荷を持たず、直接加速できないため、EIC は代わりにヘリウム 3 のような単純な原子核を使用して中性子の特性を研究します。
RHIC での最近の実験では、中性子スピンを理解するための重要なステップであるヘリウム 3 原子核の分極を測定する方法がテストされました。これらの研究により、遊雅堂 キャンペーンコードに導入されるツールと技術が洗練されました。
EIC 最適化のための人工知能の活用
人工知能 (AI) は、加速器物理学の進歩においてますます重要な役割を果たしています。 RHIC では、研究者らは機械学習を使用してビーム パラメーターを最適化し、粒子の動きのもつれを解きほぐし、遊雅堂 キャンペーンコードにおける AI 主導の性能強化の基礎を築きました。
EIC: 科学の未来を構築する
ブルックヘブン国立研究所は、RHIC から遊雅堂 キャンペーンコードに移行し、科学革新の最前線に立っています。
EIC は、原子核についての理解を進めるだけでなく、新世代の科学者や技術者に技術と知識の限界を押し広げるよう促すことにもなります。
建設が進行中で画期的な実験が目前に迫っている中、EIC は新たな発見の時代を開くことを約束します。
