미국 핵 물리학 자들을위한 다음 꿈의 기계는 오늘 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미의 보고서에서 중요한 부스트를 얻었습니다. 보고서위원회는 양성자와 중성자의 내부를 조사하는 10 억 달러 규모의 가속기 인 EIC (Electron-ion Collider)로 수행 할 수있는 과학을 빛나게 승인했습니다. 보증은 에너지 부 (DOE)가이를 주최하기 위해 경쟁하는 두 개의 국립 실험실 중 하나에서 EIC 건설을 정당화하는 데 도움이되지만, 프로젝트는 아마도 몇 년 동안 앞서 나가지 않을 것입니다.
.인디애나 주 사우스 벤드에있는 노트르담 대학교 (University of Notre Dame)의 핵 물리학 자, 보고서위원회의 공동 의장 인 아니 아프라 마이안 (Ani Aprahamian)은“우리는 기본적으로‘당신은 정말로이 일을해야한다’고 말합니다.
양성자와 중성자의 내부 구조는 신비 롭습니다. 크루 르트로, 양성자는 쿼크라고 불리는 3 개의 아 원자 입자로 구성되며, 강한 핵력에 의해 구속된다. 실제로, 양성자는 훨씬 더 복잡합니다. 양자 역학에 내재 된 불확실성으로 인해, Quark-Antiquark 쌍이있는 내부 가상이 가상 존재로 튀어 나옵니다. 그것은 또한 강한 힘을 전달하는 양자 입자 인 글루온으로 가득 차 있습니다. 혼란은 너무 복잡하여 양성자의 기본 특성조차 설명 할 수 없습니다. 예를 들어, 3 개의 쿼크는 질량의 5% 미만을 차지하며 나머지는 가상 쿼크와 글루온의 에너지로 인해 발생합니다.
전자 빔을 양성자 또는 이온 빔으로 폭파함으로써, EIC는이 미스터리와 평행 한 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 것이다 :양성자가 스핀을 얻는 방법. 질량의 경우와 마찬가지로, 양성자의 스핀은 단순히 세 쿼크의 스핀의 합이 아닙니다. 또한 글루온과 쿼크로부터 서로 궤도를 돌리는 공헌이 알려지지 않았습니다. 마지막으로, EIC는 소위 출현 속성에 대한 글루온의 행동을 조사 할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 이론은 양성자의 글루온이 레이저 조명과 비슷한 단일 양자 웨이브에 시달리는 것으로 예측합니다. EIC는 스위스 제네바 근처의 대형 Hadron Collider (LHC)와 같은 양성자를 양성자로 부수는 기계보다 이러한 연구에 더 좋을 것입니다. 전자는 무한한 작은 입자이며 클리너를 생성하고 충돌을 쉽게 해석하기 쉽기 때문이라고 Aprahamian은 말합니다.
는 말합니다.Urbana에있는 일리노이 대학의 이론가이자 보고서위원회의 공동 의장 인 Gordon Baym은 EIC는 빔을 충돌하는 것에 대한 미국의 전문 지식을 유지하는 데 도움이 될 것이라고 말했다. "미국에서 유일하게 50 년 동안 고려되고있다"고 그는 말했다. 이제 미국은 뉴욕 업튼에있는 Brookhaven National Laboratory에서 1999 년에 완료된 상대 론적 중장리 이온 콜 라이더 (RHIC)를 보유하고 있습니다. 유럽은 새로운 LHC를 보유하고 있으며 일본은 새로 업그레이드 된 SuperKekb Electron-Positron Collider를 운영하고 있습니다.
.두 DOE 실험실의 물리학자는 EIC를 다른 방식으로 조립할 것을 제안합니다. Brookhaven에서 Rhic은 금과 같은 무거운 핵을 모아 녹아서 Quark-Gluon Plasma라는 수프를 만듭니다. Brookhaven 물리학 자들은 결국 전자 가속기를 추가하여 rhic을 EIC로 변환하기를 원합니다.
그러나 버지니아 주 뉴 포트 뉴스에있는 토마스 제퍼슨 국립 가속기 시설 (Jefferson Lab)은 최근 전자 대상을 고정 목표로 발사하여 양성자, 중성자 및 핵을 연구하는 연속 전자 빔 가속기 시설 (CEBAF)을 업그레이드했습니다. Jefferson Lab 연구원들은 EIC를 만들기 위해 이온 가속기를 추가하기를 희망합니다. Jefferson Lab은 Brookhaven보다 핵 물리학에 더 좁게 초점을 맞춘 작은 시설이며, 장기 생존은 EIC 착륙에 의존 할 수 있습니다.
.이 보고서는 두 실험실의 제안을 비교하지 않지만 DOE 공무원에게 EIC의 과학적 사례를 제공합니다. 그러나 RHIC와 CEBAF를 운영하는 것 외에도 DOE의 6 억 6 천 6 백만 달러의 핵 물리 사무소는 2020 년에 이스트 랜싱의 미시간 주립 대학교에 희귀 한 동위 원소 빔을위한 730 만 달러의 시설을 건설하고 있으며, 이는 2020 년에 완료되면 이국적인 핵을 생성 할 것입니다. 시설을 조만간 운영하는 데 드는 비용을 감안할 때, Doe는 아마도 Argonne의 Donald Geesaman의 Donald Geesaman은 아마도 EIC를 감당할 수 없을 것입니다. 일리노이, 그리고 Doe의 원자력 과학 자문위원회의 전 회장.
Brookhaven과 Jefferson Lab 제안서는 아직 주요 기술 요구 사항을 충족시킬 수 없으므로 더 많은 시간을 환영 할 수 있습니다. 1992 년부터 2007 년까지 독일의 물리학 자들은 전자와 양성자를 충돌시키고 글루온을 공개 한 Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA)를 운영했습니다. EIC는 Hera보다 낮은 에너지로 실행되지만 목표를 달성하려면 고도로 편광 된 전자 및 양성자 빔으로 100 ~ 1000 배 높은 속도로 충돌을 일으켜야합니다.
.현재 Brookhaven과 Jefferson Lab 과학자들은 경쟁하기보다는 R &D에서 협력하고 있습니다. Jefferson Lab 이사 Stuart Henderson은“커뮤니티가 자체 조립하는 것을 보는 것은 매우 흥미로 웠습니다. Brookhaven 이사 Doon Gibbs는 "즉각적인 목표는 Lockstep의 두 실험실과 함께 도로를 계속 걸어가는 것"이라고 말합니다. 그러나 모든 것이 잘되면 두 실험실의 야망이 결국 충돌 할 것입니다.
