Spalvų kompensavimo schema padvigubina protono-protono susidūrimo greitį RHIC

Exposing Digital Photography by Dan Armendariz (Birželis 2019).

Anonim

JAV Energetikos departamento (DOE) Brookhaveno nacionalinės laboratorijos akceleratoriaus fizikai sėkmingai įdiegė naujovišką schemą, skatinančią protonų susidūrimo greitį relativistiniame sunkiųjų jonų koliadyre (RHIC). Daugiau protonų susidūrimų šiame DOE biuro mokslų naudotojų įrenginyje pateikiama daugiau duomenų mokslininkams, kad jie galėtų atsijungti, kad atsakytų į svarbius branduolinės fizikos klausimus, įskaitant protonų nugaros šaltinio paiešką.

"Iki šiol dvigubai didžiausios ir vidutinės" spindesio "priemonės yra tiesiogiai susijusios su susidūrimų normomis", - sakė Wolfram Fischer, "Brookhaven" kolektoriaus greitintuvo departamento greitintuvų asocijuotasis pirmininkas ir pagrindinis autorius dokumente, kuriame apibūdinama ką tik paskelbta sėkmė Fizinės peržiūros raidėmis. Ir, sako jis, yra dar daugiau naudos, dar labiau padidinant protonų skaičių iš injektorių.

Susidūrę poliarizuoti protonai

RHIC yra vienintelis pasaulyje polarizuotas protonų koliažieris, galintis perduoti protonų spindulius aplink jo 2, 4 mylių perimetro lenktynių trasą su savo vidinėmis magnetinėmis ašimis (taip pat žinoma kaip nugaros), išdėstytomis pasirinktoje kryptėje. Tokių spinduliuotės poliarizuotų protonų spinduliai ir manipuliuoti sukimosi kryptimis suteikia mokslininkams galimybę išsiaiškinti, kaip jų vidiniai blokeliai, kvarkai ir gluonai prisideda prie šio vidinio dalelių savybių.

Duomenys RHIC parodė, kad ir kvarkai, ir gluonai gali reikšmingai prisidėti prie nugaros, bet vis tiek nepakanka, kad būtų galima paaiškinti visą nugaros smailės vertę. Daugiau duomenų padės išspręsti šį nugaros slėpinį, sumažinant netikrumą ir leidžiant branduolio fizikams išsklaidyti kitus neįskaitomus įnašus.

"Didžiausias trikdymas, kurį protonas patiria, kai jis keliauja aplink RHIC žiedą, yra tada, kai jis plaukioja pro kitą šviesą", - sakė Fischeras. "Teigiamų atsipalaidavimo mokesčių rezultatas yra tas, kad protonai kiekvieną kartą, kai jie plaukia per artėjantį spindulį, gauna nukreipimus".

Priešingas įkrovimas sukuria priešingą spaudimą

Prieštaringo smūgio dydis priklauso nuo to, kur protonas plaukia per siją, o protonai yra apie pusę nuo negyvos centro iki sijos skerspjūvio išorinio krašto, kuris patiria didžiausią išstūmimą. Dalies, esančios arčiau centro ar išorinio skerspjūvio krašto, susiduria su mažiau atsparumu.

Dėl kintamos šio efekto formos - padidėjęs iki maksimalios ir tada mažėja atstumu nuo sijos centro - magnetų neįmanoma ištaisyti. "Magnetinio lauko stipris magnetuose nuolat auga centre", - sakė Fischeras.

Taigi vietoj to mokslininkai kreipėsi į priešingos įkrovos dalelių naudojimą, kad būtų sukurtas kompensacinis stumtis priešinga kryptimi.

"Mes įdiegėme elektronų lęšių technologijas, kad kompensuotume šiuos šviesos spindulio efektus", - sakė Fischeras.

Iš esmės jie naudoja elektroninį pistoletą, kad įvesdami mažai energijos elektronų spindulį į trumpą RHIC greitintuvo ruožą. Šio ruožo metu elektronai yra valdomi magnetiniu lauku, kuris neleidžia jiems nukreipti daugiau energingų protonų. Kadangi protonai praeina per neigiamai įkrautą elektronų spindulį, jie susiduria priešinga kryptimi nuo neigiamo teigiamo krūvio, kuris pritvirtina protonus atgal link sijos centro.

"Tai nėra stiklo lęšis, kurį galėtumėte rasti fotoaparate", - sakė Fischeris, - bet mes vadiname technikos "elektronų lęšis", nes, kaip ir šviesos fokusavęs objektyvas, elektronų pluoštas pakeičia protonų trajektoriją, plaukiančią per ją "

Jodinėjimas optinėje bangoje

Mokslininkai taip pat naudojasi tam tikromis "optinėmis" RHIC dalelių sijų charakteristikomis, siekdami užtikrinti metodo efektyvumą.

"Idealiu atveju jūs norėtumėte pagaminti šiuos kompensacinius stūmius, kuriuose susiduria" STAR "ir" PHENIX "detektoriai, " sakė Fischeras. "Bet tada eksperimentai nebebūtų dirbti. Taigi, mes pastatėme elektronų lęšius, po vieną ant kiekvieno pluošto, tam tikru atstumu nuo jutiklių, vadinamą optiniu atstumu, kai jie veikia tą patį tašką" fazėje " dalelių sija, esanti detektorių viduje ".

Kaip ir bangos šviesos ar garso, kuris tam tikru dažniu svyruoja amplitudę aukštyn ir žemyn, dalelės, kurios važiuoja aplink RHIC, taip pat svyruoja. Kol branduolio fizikai žinotų svyravimų dažnumą ir savo elektronų lęšis pradeda tą patį tašką, kai dalelės patenka į detektorių, poveikis kompensuos protonų atsparumą dalelėms toje tolimoje vietoje.

Iki šiol mokslininkai dvigubai padidino protonų ir protonų susidūrimų rodiklius RHIC. Jie gali gauti dar didesnį pelną, didinant protonų, įšvirkštų į mašiną, skaičių.

"Pagrindinis uždavinys bus išlaikyti aukštą polarizacijos lygį, kurio eksperimentuose reikia ištirti protonų nugaros problemą", - sakė Fischeris. Tačiau jis tvirtina, kad yra aiškus potencialas dar didesniam protonų-protonų spinduliavimui.

menu
menu