Tirsdag ga National Academies of Sciences, Engineering and Medicine ut en rapport som ga en fullverdig støtte til et nytt partikkelakseleratorprosjekt kalt Electron-Ion Collider (EIC). Avmeldingen er et betydelig skritt mot å få prosjektet fra bakken og ta partikkelfysikk til neste nivå.
I motsetning til Large Hadron Collider (LHC) i Europa, som knuser protoner til protoner i nær lyshastighet, ville den nye maskinen sprute høyeenergi-stråler av elektroner til protoner eller tyngre ioner, melder Adrian Cho på Science . Disse kollisjonene, Notre Dame kjernefysiker Ani Aprahamian, medformann for rapporten, forklarer Cho, gir renere og lettere å tolke resultater sammenlignet med LHC og er bedre for å undersøke hvordan kvarkene og gluonene inne i protoner og atomkjerner er ordnet.
Det viser seg at mens vi har gjort en ganske god jobb med å identifisere nye elementære partikler, eller bitene og stykkene som utgjør protoner, nøytroner og atomer, har vi fortsatt problemer med å finne ut hvordan de alle passer sammen. Vi vet fortsatt ikke engang hvordan en proton - eller en kjerner - virkelig ser ut.
MIT-fysiker Richard Milner forteller Jennifer Chu på MIT News at den nye gasspedalen ville være i stand til å svare på tre hovedspørsmål: Det første er å forstå hvor massen til et proton kommer fra, siden den kan være opptil 100 ganger større enn massen til bitene og bitene den inneholder. (Vekten av de tre kvarkene bundet sammen av den sterke atomkraften produsert av gluoner utgjør bare 5 prosent av en protons masse.) For det andre håper forskere å bedre forstå begrepet vinkelmoment eller "spinn." For det tredje kan EIC kanskje bidra til å avsløre hvordan gluoner, partikler som holder andre partikler sammen fungerer. "Lim i materie er litt som mørk materie i universet: usett, men spiller en avgjørende rolle, " sier Milner. "En elektron-ion-kollider ville potensielt avsløre nye tilstander som skyldes den tette pakningen av mange gluoner i nukleoner og kjerner."
To nasjonale laboratorier konkurrerer allerede om å være vert for gasspedalen, selv om det sannsynligvis vil gå flere år før energidepartementet offisielt lanserer prosjektet. Det forventes at prosjektet vil oppgradere den eksisterende ionecollideren på Brookhaven National Laboratory på Long Island, eller elektronstrålen ved Thomas Jefferson National Accelerator Laboratory i Newport News, Virginia. Ifølge Edwin Cartlidge hos Nature, antydet en rapport fra den rådgivende komité for kjernevitenskap for tre år siden at prosjektet ville koste minst en milliard dollar.
Tidslinjen for prosjektet er i spørsmålet. Department of Energy, som ville bygge anlegget, er for øyeblikket i midten av finansieringen av et anlegg på 730 millioner dollar for sjeldne isotopbjelker ved Michigan State University, og har sannsynligvis ikke kapasitet til å styre et annet storstilt prosjekt før det er fullført i 2020.
Cartlidge påpeker også at planer i Kina og på CERN i Europa for øyeblikket blir kjempet for elektron-kolliderere, og at de tre gruppene kan trenge å vurdere å samarbeide for å få prosjektet av gårde når som helst. Og så er det USAs fulle historie med partikkelakseleratorer. I 1993 avlyste kongressen Superconducting Super Collider, en massiv partikkelakselerator som ville ført til oppdagelsen av Higgs-boson og andre partikler tiår før den ble oppdaget på LHC i 2012. Som det vil si, politikk kunne komme i veien for EIC.
Cho rapporterer at dette ikke ville være den første EIC som ble konstruert. En versjon av prosjektet kalt Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA) ble utført i Tyskland mellom 1992 og 2007 og førte til funnet av gluon. Den amerikanske versjonen av collideren ville kjøre med lavere energier, men ville ha 100 til 1 000 antall påkjørsler, og produsere eksponentielt mer data.
Tilbake i 2015, da den innflytelsesrike rådgivende komité for kjernevitenskap offentlig støttet byggingen av EIC, talte Donald Geesaman, en atomfysiker ved Argonne National Laboratory i Illinois, og styreleder for NSAC, det vitenskapelige behovet for opprettelsen av EIC, erklærer, "Inntil vi har EIC, er det enorme områder med kjernefysikk som vi ikke kommer til å gjøre fremskritt i."
