Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

W Fermilab powstał najpotężniejszy magnes dla akceleratorów cząstek

Recommended Posts

Naukowcy z Fermilab poinformowali o wygenerowaniu najsilniejszego pola magnetycznego stworzonego na potrzeby akceleratorów cząstek. Nowy rekord wynosi 14,1 tesli, a wynik taki uzyskano w magnecie schłodzonym do 4,5 kelwinów, czyli -268,65 stopnia Celsjusza. Poprzedni rekord, 13,8 tesli, został osiągnięty przed 11 laty w Lawrence Berkeley National Laboratory.

Zwiększenie indukcji magnetycznej to znaczące osiągnięcie w fizyce cząstek. Silniejsze magnesy mogą posłużyć do zbudowania doskonalszych akceleratorów, które zastąpią w przyszłości Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Magnesy są wykorzystywane w akceleratorach do kontrolowania poruszających się cząstek. Im są silniejsze, tym łatwiej kontrolować cząstki poruszające się niemal z prędkością światła.

Przez kilkanaście lat pracowaliśmy nad przekroczeniem granicy 14 tesli, więc to ważne osiągnięcie. W pierwszym teście uzyskaliśmy 14,1 tesli na demonstracyjnym magnesie, dla którego teoretyczna granica wynosi 15 tesli. Pracujemy nad wyciśnięciem z niego jeszcze więcej, mówi Alexander Zlobin, który stoi na czele grupy badawczej.

Przyszłość zderzaczy hadronów zależy od dostępności silnych magnesów, dlatego fizycy na całym świecie są zainteresowani pracami mającymi na celu stworzenie niobowo-cynowych magnesów o indukcji 15 tesli.

Sercem takiego urządzenia jest nadprzewodzący stop niobu z cyną. Prąd przepuszczany przez magnes powoduje pojawienie się pola magnetycznego. Jako, że materiał schłodzony jest do bardzo niskich temperatur, prąd nie napotyka oporu, nie dochodzi do generowania energii cieplnej. Całe energia elektryczna przyczynia się do wygenerowania pola magnetycznego.

Indukcja zależy zaś od maksymalnego napięcia prądu, jakie może znieść dany materiał. Niobowo-tytanowe magnesy Wielkiego Zderzacza Hadronów nie są w stanie pracować z napięciem, które pozwalałoby na osiągnięcie 15 tesli. Można to uzyskać magnesach niobowo-cynowych, problem jednak w tym, że są one kruche i mogą się rozsypać pod wpływem działających na nie olbrzymich sił.

Zespół z Fermilab stworzył taką architekturę magnesu, która go wzmacnia i pozwala przetrzymać ściskające i rozciągające go siły. Dziesiątki przewodów o okrągłym przekroju zostało skręconych w odpowiedni sposób, by uzyskane przewody spełniały specyficzne wymagania elektryczne i mechaniczne. Po utworzeniu z kabli zwojów całość była podgrzewana przez dwa tygodnie w temperaturach sięgających niemal 650 stopni Celsjusza, co nadało materiałowi właściwości nadprzewodzące. Następnie zwoje zostały zamknięte w żelaznych obejmach zamkniętych aluminiowymi klamrami, na co nałożono powłokę ochronną z nierdzewnej stali, która ma ochronić zwoje przed ich deformacją.

To olbrzymie osiągnięcie, kluczowe dla rozwoju kolejnych generacji kołowych akceleratorów cząstek, mówi Soren Prestemon, naukowiec z Berkeley Lab i dyrektor U.S. Magnet Development Program, w skład którego wchodzi zespół z Fermilab. To wyjątkowy krok milowy na drodze ku opracowaniu magnesów. Osiągnięcie zostało z entuzjazmem przyjęte przez badaczy, którzy będą w przyszłości wykorzystywali akceleratory nowej generacji.

Naukowcy z Fermilab zapowiadają, że w ciągu najbliższych miesięcy wzmocnią swój magnes pod względem mechanicznym i jesienią poddadzą go kolejnemu testowi, w czasie którego spróbują uzyskać 15 tesli. Ma być to wstępem do stworzenia jeszcze potężniejszych magnesów. W oparciu o ten projekt i o to, czego się nauczyliśmy, mamy zamiar udoskonalić magnesy niobowo-cynowe i w przyszłości osiągnąć 17 tesli, mówi Ziobin. Naukowiec nie wyklucza, że w przyszłości, wykorzystując nowe nadprzewodniki, jego zespół dojdzie do 20 tesli.

Maksymalna indukcja pola magnetycznego magnesów LHC wynosi 8,34 tesli, czyli jest blisko górnej granicy 10 tesli dla magnesów niobowo-tytanowych. Z kolei w ubiegłym roku CERN informował o uzyskaniu dzięki magnesowi FRESCA2 14,6 tesli. FRESCA2 jest to magnes, który służy do testowania nadprzewodników, a nie do pracy wewnątrz akceleratora cząstek.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 13.09.2019 o 00:39, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Nowy rekord wynosi 14,1 tesli, a natężenie takie uzyskano [...]
teoretyczna moc to 15 tesli [...]
pole o natężeniu 15 tesli [...]

Dla ścisłości:
moc - jednostka W (wat);
natężenie pola magnetycznego - A/m (amper na metr);
indukcja magnetyczna - T (tesla).

 

P.S. Czasem się zastanawiam, czy jednak się nie poddać i nie pójść w kierunku "populizmu" (wciąż odróżniam jeszcze od popularyzatorstwa - może niesłusznie?). Co za problem podawać stężenie molowe w procentach, prawda?

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

od maksymalnego napięcia prądu

:)

  • Haha 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, Astro napisał:

Co za problem podawać stężenie molowe w procentach, prawda?

Na naszym poziomie bez znaczenia. Przecież i tak nie zamierzasz powtarzać doświadczeń na pdstawie doniesień z KW, więc precyzja molalne - molowe, itp nie ma sensu, a niektórych może odstraszyć :)

BTW Tesla to bardzo egzotyczna jednostka, zupełnie nieintuicyjna. To jak szybko i jak długo muszę biec w polu 10T żeby warunkach normalnych zagotować 1 mol wody  trzymanym w metalowym kubku? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Radar. Zgodnie z argumentacją Jajcentego da się znieść; niewybaczalny byłby chyba tylko prąd o napięciu paru amperów. ;)

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

więc precyzja molalne - molowe, itp nie ma sensu

Naiwnie wierzę, że jednak ma.

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

a niektórych może odstraszyć :)

Również naiwnie wierzę, że niektórych może jednak zachęcić. :)

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

BTW Tesla to bardzo egzotyczna jednostka, zupełnie nieintuicyjna.

Tu się kolega myli, bo osobiście jednak odczuwam intuicyjnie.

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

To jak szybko i jak długo muszę biec w polu 10T żeby warunkach normalnych zagotować 1 mol wody  trzymanym w metalowym kubku? 

Pytanie nie tyle zaczepne, co banalnie niedzielne. Miłego weekendu Jajcenty (nie czepiam się warunków "normalnych", które dla mnie są niezbyt normalne ;)).

ed: Dla ścisłości Jajcenty. Kubków jest w uj i trochę rodzajów; szklane, metalowe, ciężkie, cienkościenne itd. (o tym jak biegasz i po jakim torze już nie wspomnę).

Edited by Astro
  • Haha 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 13.09.2019 o 23:14, Astro napisał:

(nie czepiam się warunków "normalnych", które dla mnie są niezbyt normalne ;)).

ed: Dla ścisłości Jajcenty. Kubków jest w uj i trochę rodzajów; szklane, metalowe, ciężkie, cienkościenne itd. (o tym jak biegasz i po jakim torze już nie wspomnę).

Jak zwykle masz prawo zmodyfikować założenia i warunki tak by zadanie stało się policzalne. Truchtam z tym garnkiem jakieś 2 m/s. Leciałbym szybciej, ale nie mogę, bo trzymam garnek ;)

A powaźnie: nie wiem (i większość ludzi nie wie) ile to jest ta Tesla. Nie mamy odniesienia, na powierzchni Ziemi mamy jakieś mikrotesle, cewka dzwonka drzwiowego 230V* , tomograf, silnik lokomotywy - jakie natężenia tam panują? 20T to pewnie dużo, ale czy wystarczy do przemieszczenie hemoglobiny?

*)specjalnie tak dokładnie, żebyś mi z kołatką nie wyjechał :P

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, Jajcenty napisał:

Jak zwykle masz prawo zmodyfikować założenia i warunki tak by zadanie stało się policzalne. Truchtam z tym garnkiem jakieś 2 m/s.

Pole jednorodne 10 T z góry w dół, garnek o podstawie kwadratowej o boku 5 cm stalowy, o grubości denka 1 mm. Długo biegać nie musisz; wystarczy 20 sekund.

8 godzin temu, Jajcenty napisał:

ile to jest ta Tesla

ta Tesla (bo jednostka to jednak tesla) stoi sporo:
http://www.encyklopedia.moto.pl/tesla/model-s/cena/

P.S. Paradoksalne może być tylko to, że napięcie między przeciwnymi bokami kubka jest niewielkie, raptem 1 V, opór jednak denka jest malutki i odpowiedni prąd to 10000 A.

19 godzin temu, Mariusz Błoński napisał:

Mam nadzieję, że teraz jest pięknie

W estetyzm nie idźmy; wystarczy, że jest mniej więcej poprawnie. ;)

ed: Zapomniałem, ale to może nie jest tak bardzo istotne: przyjąłem garnek półlitrowy.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dodam jeszcze tylko, że jeśli komuś kubek się nie podoba i założymy, iż jest graniastosłupem prawidłowym czworokątnym, to opór denka (w poprzek oczywiście) zależy tylko od grubości denka. Generowane napięcie zależy liniowo od boku kwadratu, więc jeśli ktoś woli kubek 10x10x5, to zagotowanie wody zajmie mu dwa razy mniej czasu (o ile zdoła oczywiście biec 2 m/s z kubkiem w takim polu).

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, Astro napisał:

Długo biegać nie musisz; wystarczy 20 sekund.

No to muszę nad sobą popracować. Zagotować 500 gramów od 25oC do wrzenia w 20s to jakieś 8KW, jeśli się nie walnąłem w rachunkach. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.09.2019 o 18:21, Astro napisał:

Generowane napięcie zależy liniowo od boku kwadratu, więc jeśli ktoś woli kubek 10x10x5, to zagotowanie wody zajmie mu dwa razy mniej czasu

Źle. Cztery razy mniej, bo ciepło J-L zależy od I2.

 

Poważniej, to mam obiekcje. Czy poza naelektryzowaniem kubka da się wykorzystać tę różnicę potencjałów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

do Ergo Sum:

W laboratorium manesow o silnym polu w Tallahasse wyprodukowano juz magnes dajacy pole 45.5 Tesli. Ale magnes magnesowi nie rowny i nie kazdy mages sie nadaje do wszystkich zastosowan. Fermilab pracuje nad magnesami, ktore moga byc stosowane w akceleratorach czastek (glownie protonow). Inne magnesy sluza innym celom i porownywanie ich osiagniec nie ma wielkiego sensu..

Share this post


Link to post
Share on other sites
34 minuty temu, adpara napisał:

Inne magnesy sluza innym celom i porownywanie ich osiagniec nie ma wielkiego sensu..

ooook.

A rozwijając temat do czego służą magnesy z Tallahasse albo inne?

Share this post


Link to post
Share on other sites

do radar:

raczywistach i potencjanlych zastosowanc silnych pol magnetucznych jest bardzo wiele (nie wliczjac nawet badan wlasnosci materialow w silnych polach), Przyklady:

- medycyna(MRI)

- electrownie termojadrowe (do tego jest magnes wspomniany przez Ergo Sum)

- lewitacja magnetyczna (jak pociagi maglev)

- generatory energii electrycznej

- skladowanie energii eletrycznej

- separacja magntetyczna

Nie jestem tu zadnym ekspertem, zapewne mozna wygooglowac duzo wiecej na ten (ciekawy) temat

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Agnieszka Dziurda z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN stoi na czele międzynarodowego zespołu naukowego, który w CERN prowadzi badania nad oscylacjami cząstek pomiędzy światem materii i antymaterii. Co prawda materia i antymateria wydają się swoimi przeciwieństwami, jednak istnieją cząstki, które raz zachowują się jak należące do świata materii, a raz antymaterii. Grupa doktor Dziurdy zmierzyła właśnie ekstremalne tempo oscylacji takich cząstek.
      Naukowcy wzięli na warsztat mezony Bs0 i za pomocą detektora LHCb z niespotykaną dotychczas dokładnością zbadali ich oscylacje. Nie byli pierwszymi, którzy podjęli się tego zadania. Już w 2006 roku w amerykańskim Fermilab mierzono to zjawisko. Nam udało się teraz poprawić dokładność pierwotnego pomiaru aż o dwa rzędy wielkości, chwali się doktor Dziurda.
      Materia widzialna jest złożona głównie z kwarków górnych, dolnych, elektronów i neutrin elektronowych. Na przykład jądra atomów zbudowane są z protonów (składających się z 2 kwarków górnych i 1 kwarka dolnego) oraz neutronów (1 kwark górny i 2 kwarki dolne). Model Standardowy klasyfikuje kwark górny, dolny, elektron i neutrino elektronowe jako cząstki jednej generacji. Istnieją jeszcze dwie inne generacje, z cząstkami o podobnych właściwościach, ale coraz bardziej masywnych.
      Kwarki nie występują swobodnie. Łączą się z innymi kwarkami. A najprostsze takie połączenie tworzy mezon, złożony z par kwark-antykwark. Mezony mogą przenosić ładunek elektryczny, lecz nie muszą. Te pozbawione ładunku elektrycznego, określane jako neutralne, wykazują frapującą cechę: oscylują między postacią materialną a antymaterialną. My skupiliśmy się na analizie częstotliwości oscylacji neutralnych mezonów zawierających kwark piękny b z trzeciej generacji i kwark dziwny s z drugiej, oznaczonych jako Bs0, mówi doktor Dziurda.
      Mezony są niestabilne i rozpadają się w czasie pikosekund. Jedna pikosekunda to 0,000000000001. Jednak zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, produkty rozpadu neutralnych mezonów są różne, w zależności od tego, czy w momencie rozpadu znajdowały się w świecie materii czy antymaterii. Zatem dopiero po zarejestrowaniu i zidentyfikowaniu produktów rozpadu danego mezonu mogliśmy ustalić, czy rozpadł się on jako reprezentant świata materii, czy antymaterii. Połączenie tej wiedzy z informacją o naturze cząstki w momencie produkcji pozwoliło nam na pomiar częstotliwości oscylacji, stwierdza polska uczona.
      Zespół Dziurdy przeanalizował mezony Bs0 powstałe w latach 2015–2018 w Wielkim Zderzaczu Hadronów jako wynik zderzeń proton-proton o łącznej energii 13 TeV (teraelektronowoltów). Badania wykazały, że mezony te oscylują pomiędzy materią i antymaterią 3 tryliony razy na sekundę. To aż 300-krotnie szybciej niż oscylacje typowego cezowego zegara atomowego.
      Badania takie nie tylko potwierdzają przewidywania mechaniki kwantowej, ale pozwalają zawęzić też obszar poszukiwania nieznanych cząstek spoza Modelu Standardowego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Fermi National Accelerator Laboratory (Fermi Lab), jednej z najbardziej zasłużonych instytucji dla rozwoju fizyki cząstek, trwa właśnie budowa ostatniego z wielkich detektorów, który ma badać neutrino i szukać dowodów na istnienie fizyki poza Modelem Standardowym. Zespół detektorów powstaje w ramach Short-Baselina Neutrino Program.
      Projekt składa się ze źródła neutrin i trzech detektorów ustawionych w linii prostej. Short-Baseline Near Detector (SBND), którego budowa właśnie się rozpoczęła, znajdzie się 110 metrów za obszarem, w którym strumień protonów będzie uderzał w cel, generując strumień neutrin mionowych. W odległości 360 metrów za SBND znajduje się MicroBooNE. Urządzenie to rozpoczęło pracę już w 2015 roku. Za MicroBooNE, w odległości 130 metrów, stoi zaś ICARUS, który rozpocznie pracę jeszcze tej jesieni.
      Podróżujące przez przestrzeń neutrino podlega oscylacjom, zmienia się pomiędzy trzema różnymi rodzajami: neutrinem mionowym, taonowym i elektronowym. I właśnie te oscylacje mają badać SBND, MicroBooNE i ICARUS. Jeśli okazałoby się, że istnieje czwarty rodzaj neutrin lub też badane neutrina zachowywałyby się w inny sposób, niż obecnie się przewiduje, detektory powinny to wykryć i być może fizyka wyjdzie poza Model Standardowy.
      Czujniki detektora SBND będą zawieszone w zbiorniku z płynnym argonem. Gdy neutrino trafi do zbiornika i zderzy się z atomem argonu, powstaną liczne cząstki oraz światło. Zostaną one zarejestrowane przez czujniki, a analizy sygnałów pozwolą fizykom na precyzyjne odtworzenie trajektorii wszystkich cząstek powstałych w wyniku kolizji. Zobaczymy obraz, który pokaże nam olbrzymią liczbę szczegółów w bardzo małej kali. W porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami otworzy nam się naprawdę nowe spektrum możliwości, mówi Anne Schukraft, koordynatorka techniczna projektu.
      Wewnątrz SBND znajdą się trzy wielkie elektrody. Dwie anody i katoda. Każda z nich będzie mierzyła 5x4 metry. Natężenie pola elektrycznego pomiędzy katodą a każdą z anod wyniesie 500 V/cm. Anody zostaną umieszczone na przeciwnych ścianach pomieszczenia w kształcie sześcianu. Będą one przechwytywały elektrony, a znajdujące się za nimi czujniki będą rejestrowały fotony. W środku detektora umieszczona zostanie folia spełniająca rolę katody. Zamontowano ją pod koniec lipca, a w najbliższych dniach ma zostać ukończony montaż pierwszej anody.
      Całość, gdy zostanie ukończona, będzie ważył ponad 100 ton i zostanie wypełniona argonem o temperaturze -190 stopni Celsjusza. Komora będzie znajdowała się w stalowym kriostacie o izolowanych ścianach, którego zadaniem będzie utrzymanie niskiej temperatury wewnątrz. Skomplikowany system rur będzie ciągle filtrował argon, by utrzymać go w czystości.
      SBND to przedsięwzięcie międzynarodowe. Poszczególne elementy systemy powstają w wielu krajach, przede wszystkim w USA, Wielkiej Brytanii, Brazylii i Szwajcarii. Schukraft przewiduje, że nowy detektor ruszy na początku 2023 roku.
      Gdy prace nad SBND się zakończą, detektor będzie pracował razem z MicroBooNE i ICARUSEM. Naukowcy chcą przede wszystkim poszukać dowodów na istnienie neutrina sterylnego, cząstki, która nie wchodzi w interakcje z oddziaływaniami słabymi. Już wcześniej, podczas eksperymentów prowadzonych w Liquid Scintillator Neutrino Detector w Los Alamos National Lab i MiniBooNE w Fermilab odkryto sygnały, które mogą wskazywać na istnienie takiej cząstki.
      Pomysł polega na tym, by umieścić detektor naprawdę blisko źródła neutrin, w nadziei, że uda się złapać ten typ neutrina. Następnie jest kolejny detektor, a dalej jeszcze jeden. Mamy nadzieję, że zobaczymy oscylacje sterylnego neutrina, wyjaśnia Rober Acciarri, współdyrektor prac nad budową detektorów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Akceleratory plazmowe, jako że są znacznie mniejsze od wielokilometrowej długości współczesnych akceleratorów cząstek, uważane są za obiecującą technologię przyszłości. Teraz międzynarodowy zespół naukowy dokonał ważnego kroku w kierunku kolejnych udoskonaleń akceleratorów plazmowych. Naukowcom po raz pierwszy udało się połączyć dwie różne technologie i stworzyć hybrydowy akcelerator plazmowy. W przyszłości może stać się to też podstawą do stworzenia niezwykle jasnych źródeł promieniowania rentgenowskiego.
      W konwencjonalnych akceleratorach fale radiowe o dużej mocy są emitowane do rezonatorów. Cząstki, które mają być przyspieszane, ślizgają się po tych falach jak surferzy. Jednak technologia taka ma swoje ograniczenia. Zbyt potężne fale radiowe zwiększają ryzyko pojawienia się wyładowań elektrycznych, które mogą uszkodzić akcelerator. Aby więc uzyskać wysokie energie, łączy się rezonatory w całe serie, co powoduje, że akcelerator może mieć wiele kilometrów długości.
      Dlatego też naukowcy pracują nad akceleratorami plazmowymi. W akceleratorach takich plazma jest ostrzeliwana krótkimi i bardzo intensywnymi impulsami laserowymi. Taki impuls powoduje pojawienie się w plazmie zmiennego pola elektrycznego, które na krótkim dystansie nadaje elektronom olbrzymie przyspieszenie.  W teorii oznacza to, że akcelerator plazmowy może mieć długość zaledwie kilku metrów.
      To właśnie miniaturyzacja jest przyczyną, dla której koncepcja ta jest tak atrakcyjna. Mamy nadzieję, że w przyszłości nawet małe laboratorium uniwersyteckie będzie mogło posiadać potężny akcelerator cząstek, mówi Arie Irman z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
      Istnieje jednak alternatywne rozwiązanie, w którym zamiast światła lasera wykorzystuje się elektrony przyspieszone do wysokich energii. Ta metoda ma dwie zalety w porównaniu z akceleratorem plazmowym z laserem. Po pierwsze, za jej pomocą powinno być możliwe uzyskanie większych energii, po drugie zaś, przyspieszone elektrony powinny być łatwiejsze w kontrolowaniu.
      Problemem jest tutaj fakt, że obecnie potrzebujemy dużych akceleratorów, by uzyskać odpowiedni strumień elektronów, którymi wzbudzamy plazmę, mówi jeden z głównych autorów badań Thomas Kurz z HZDR. Na przykład wykorzystywany podczas eksperymentów akcelerator FLASH z DESY w Hamburgu liczy sobie około 100 metrów.
      Zadaliśmy sobie pytanie, czy możemy zbudować bardziej kompaktowy akcelerator elektronów wzbudzających plazmę, stwierdził inny główny autor badań, Thomas Heinemann ze szkockiego Univeristy of Strathclyde. Wpadliśmy na pomysł, by zastąpić konwencjonalny akcelerator akceleratorem plazmowym z laserem.
      Uczeni zaprojektowali więc eksperyment. Wykorzystali w nim laser DRACO, którego impulsami traktowali mieszaninę helu i azotu, tworząc szybkie strumienie elektronów. Strumienie te przechodziły przez metalową folię do następnego segmentu. Folia odbijała światło lasera, uniemożliwiając mu dalszą drogę. W drugim segmencie znajdowała się mieszanina wodoru i helu, w którą trafiały rozpędzone elektrony z pierwszego segmentu. Wodór i hel były wcześniej jonizowane za pomocą słabych impulsów laserowych. Dzięki temu, po trafieniu w nie elektronów z pierwszego segmentu, dochodziło do olbrzymiego przyspieszenia elektronów z wodoru i helu. Zyskiwały one olbrzymią energię na przestrzeni zaledwie kilku milimetrów.
      Nasz hybrydowy akcelerator ma mniej niż 1 centymetr długości, mówi Kurz. Sekcja ostatecznie rozpędzająca elektrony ma tylko 1 milimetr długości i na tej przestrzeni uzyskujemy niemal prędkość światła, dodaje.
      Przed autorami badań jeszcze sporo przeszkód do pokonania. Jednak już teraz mówią oni, że w przyszłości na akceleratory cząstek będą sobie mogły pozwolić naprawdę małe laboratoria, a ich eksperymenty pozwolą na udoskonalenie laserów na swobodnych elektronach (FEL) i uzyskanie niezwykle jasnego źródła promieni X.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z całego świata będą po raz drugi debatować nad przyszłością nowego kierunku badań w Wielkim Zderzaczu Hadronów pod Genewą, który ma zaowocować szczegółowymi pomiarami wysokoenegetycznych neutrin oraz otworzy nowe drogi poszukiwań ciemnej materii. Współautorem dyskutowanej propozycji nowego eksperymentu FLArE jest dr Sebastian Trojanowski z AstroCeNT i Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ.
      Planowane ponowne uruchomienie Wielkiego Zderzacza Hadronów jest jednym z najbardziej wyczekiwanych wydarzeń w świecie fizyki. Przy tej okazji, zostanie również zainicjowany nowy kierunek badań w LHC, obejmujący pomiary wysokoenergetycznych neutrin oraz poszukiwania śladów nowej fizyki w kierunku wzdłuż osi wiązki zderzenia protonów. Ten nietypowy sposób wykorzystania zderzacza został zaproponowany przez autorów koncepcji detektora FASER (odnośniki w uzupełnieniu). Jednym z jego pomysłodawców był dr Sebastian Trojanowski związany z ośrodkiem badawczym AstroCeNT przy Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN oraz z Narodowym Centrum Badań Jądrowych.
      Choć eksperyment FASER ma dopiero zacząć zbierać dane w najbliższym czasie, to już zadajemy sobie pytanie, jak rozwinąć ten pomysł do jeszcze ambitniejszego projektu w dalszej przyszłości – mówi dr Trojanowski. Dyskusje na ten temat zgromadzą w dniach 27-28 maja (w formule zdalnej) około 100 badaczy z całego świata zajmujących się fizyką cząstek elementarnych. Na spotkaniu inżynierowie z CERN zaprezentują również wstępne plany dotyczące budowy nowego laboratorium podziemnego, które mogłoby pomieścić większą liczbę eksperymentów skupionych wzdłuż osi wiązki zderzenia. Jest to projekt długofalowy, który ma na celu maksymalizację potencjału badawczego obecnego zderzacza, który powinien służyć nauce jeszcze wiele lat.
      Wśród kilku eksperymentów proponowanych do umieszczenia w nowym laboratorium jest m.in. bezpośredni spadkobierca detektora FASER. Eksperyment, nazwany roboczo FASER 2, znacząco poszerzyłby potencjał odkrywczy obecnego detektora. Choć ani obecny, ani proponowany przyszły eksperyment nie dają możliwości bezpośredniej obserwacji ciemnej materii, to umożliwiają one poszukiwanie postulowanych teoretycznie niestabilnych cząstek, które mogą pośredniczyć w jej oddziaływaniach.
      O krok dalej idą autorzy kwietniowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Physical Review D, prof. Brian Batell z Uniwersytetu w Pittsburgu w USA, prof. Jonathan Feng z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine oraz dr Trojanowski. Proponują oni sposób na bezpośrednią obserwację lekkich cząstek ciemnej materii w nowym laboratorium. W tym celu sugerują umieszczenie tam nowego detektora, nazwanego FLArE (ang. Forward Liquid Argon Experiment), wykorzystującego technologię ciekło-argonowej komory projekcji czasowej oraz wstępny sygnał w postaci błysku (ang. flare) scyntylacyjnego. Detektor taki byłby nowym narzędziem do bezpośredniego poszukiwania cząstek ciemnej materii poprzez badanie ich oddziaływań przy bardzo wysokich energiach oraz przy laboratoryjnie kontrolowanym strumieniu takich cząstek. Jest to metoda wysoce komplementarna względem obecnych podziemnych eksperymentów poszukujących cząstek pochodzących z kosmosu lub produkowanych przez promieniowanie kosmiczne – argumentuje dr Trojanowski.
      Pomysł na nowy detektor FLArE został błyskawicznie włączony we wstępne plany inżynieryjne nowego laboratorium oraz w dyskusje eksperymentalne, również te dotyczące przyszłych badań neutrin w LHC. Czas pokaże, czy projekt ten będzie kolejnym sukcesem na miarę FASERa, czy też zostanie zastąpiony jeszcze lepszym rozwiązaniem – komentuje dr Trojanowski. Jedno jest pewne: fizycy nie próżnują i nie ustają w wysiłkach w celu lepszego poznania praw rządzących naszym światem.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas ostatnich badań w CERN zdobyto dane, które – jeśli zostaną potwierdzone – będą oznaczały, że doszło do naruszenia Modelu Standardowego. Dane te dotyczą potencjalnego naruszenia zasady uniwersalności leptonów. O wynikach uzyskanych w LHCb poinformowano podczas konferencji Recontres de Moriond, na której od 50 lat omawia się najnowsze osiągnięcia fizyki oraz w czasie seminarium w CERN.
      Podczas pomiarów dokonywanych w LHCb porównywano dwa typy rozpadu kwarków powabnych. W pierwszym z nich pojawiają się elektrony, w drugim miony. Miony są podobne do elektronów, ale mają około 200-krotnie większą masę. Elektron, mion i jeszcze jedna cząstka – tau – to leptony, które różnią się pomiędzy sobą zapachami. Zgodnie z Modelem Standardowym, interakcje, w wyniku których pojawiają się leptony, powinny z takim samym prawdopodobieństwem prowadzić do pojawiania się elektronów i mionów podczas rozpadu kwarka powabnego.
      W roku 2014 zauważono coś, co mogło wskazywać na naruszenie zasady uniwersalności leptonów. Teraz, po analizie danych z lat 2011–2018 fizycy z CERN poinformowali, że dane wydają się wskazywać, iż rozpad kwarka powabnego częściej dokonuje się drogą, w której pojawiają się elektrony niż miony.
      Istotność zauważonego zjawiska to 3,1 sigma, co oznacza, iż prawdopodobieństwo, że jest ono zgodne z Modelem Standardowym wynosi 0,1%. Jeśli naruszenie zasady zachowania zapachu leptonów zostanie potwierdzone, wyjaśnienie tego procesu będzie wymagało wprowadzenie nowych podstawowych cząstek lub interakcji, mówi rzecznik prasowy LHCb profesor Chris Parkes z University of Manchester.
      Rozpad kwarka powabnego prowadzi do pojawienia się kwarka dziwnego oraz elektronu i antyelektronu lub mionu i antymionu. Zgodnie z Modelem Standardowym w procesie tym pośredniczą bozony W+ i Z0. Jednak naruszenie zasady uniwersalności leptonów wskazuje, że zaangażowana w ten proces może być jakaś nieznana cząstka. Jedna z hipotez mówi, że jest to leptokwark, masywny bozon, który wchodzi w interakcje zarówno z leptonami jak i z kwarkami.
      Co istotne, dane z LHCb zgadzają się z danymi z innych anomalii zauważonych wcześniej zarówno w LHCb, jak i obserwowanych od 10 lat podczas innych eksperymentów na całym świecie. Nicola Serra z Uniwersytetu w Zurichu mówi, że jest zbyt wcześnie by wyciągać ostateczne wnioski. Jednak odchylenia te zgadzają się ze wzorcem anomalii obserwowanych przez ostatnią dekadę. Na szczęście LHCb jest odpowiednim miejscem, w którym możemy sprawdzić potencjalne istnienie nowych zjawisk fizycznych w tego typu rozpadach. Musimy przeprowadzić więcej pomiarów.
      LHCb to jeden z czterech głównych eksperymentów Wielkiego Zderzacza Hadronów.Jego zadaniem jest badanie rozpadu cząstek zawierających kwark powabny.
      Artykuły na temat opisanych tutaj badań zostały opublikowane na stronach arXiv oraz CERN.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...