Nauka

Powstają założenia amerykańskiego zderzacza Elektron-Jon (EIC)

W USA trwają przygotowania do opracowania nowego Zderzacza Elektron-Jon (EIC). Jakie będą tam prowadzone badania i jak skontruować takie urządzenie? Zawarto to w dokumencie opracowanym przez naukowców z ponad 150 instytucji na świecie, w tym z NCBJ.

Tak zwany żółty raport (ang. yellow report) jest podsumowaniem ponad rocznej pracy nad przygotowaniem projektu Zderzacza Elektron-Jon (ang. electron-ion collider, EIC), który powstanie w amerykańskim Narodowym Laboratorium w Brookhaven. W EIC dwa przeciwbieżne akceleratory zderzać mają elektrony z protonami lub z jonami atomowymi, z możliwością polaryzacji obu wiązek. Koszt tego projekt ma wynieść ok. 2 mld dol.

Współautorami żółtego raportu są fizycy z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ – prof. dr hab. Lech Szymanowski, dr hab. Jakub Wagner i dr Paweł Sznajder. O ich pracach poinformowano w przesłanym PAP komunikacie prasowym NCBJ (https://www.ncbj.gov.pl/aktualnosci/powstaja-szczegolowe-zalozenia-nowego-wielkiego-urzadzenia-badawczego).

We współpracy z eksperymentalistami, Polacy badali możliwość pomiaru procesów czułych na tzw. uogólnione rozkłady partonów (ang. generalised parton distributions, GPDs).

„Uogólnione rozkłady partonów opisują strukturę materii w języku kwarków i gluonów, czyli na możliwie najbardziej elementarnym poziomie” – komentuje dr Paweł Sznajder. I dodaje: „Wypracowane wnioski dotyczą m. in. optymalizacji projektu detektorów, czyli ich geometrii i podzespołów, tak aby w możliwie jak najlepszy sposób zrealizować postawione cele badawcze”.

A prof. Lech Szymanowski uzupełnia: „Jednym z obiecujących procesów, które naszym zdaniem warto badać w zderzeniach elektronów z jonami, jest tzw. rozpraszanie do tyłu”. Precyzuje, że w procesie tym wirtualny foton wymieniany pomiędzy zderzanym elektronem, a jednym z kwarków nukleonu prowadzi do wytworzenia w stanie końcowym mezonu o pędzie przeciwnym do pędu fotonu, co uzasadnia nazwę takiego procesu jako produkcji mezonu do tyłu (backward meson production).

Wskazanymi przez polskich badaczy procesami zainteresowali się zarówno fizycy z działającego zderzacza w Jefferson LAB, jak i zostały one uwzględnione w programie badawczym EIC.

Dr Sznajder zaznacza, że praca nad raportem pozwoliła na zainicjowanie szeregu aktywności związanych z rozwojem metod obliczeniowych. „Pracujemy m. in. nad metodami Monte Carlo, będącymi ważną częścią symulacji pracy detektorów. Ponadto jesteśmy zaangażowani w rozwój platformy obliczeniowej PARTONS (http://partons.cea.fr), z której korzystają teoretycy i doświadczalnicy badający rozkłady GPD”.

„Dążymy do stworzenia trójwymiarowego obrazu protonu” – wyjaśnia szczegóły dr hab. Jakub Wagner. – „Wykonaliśmy obliczenia teoretyczne i skorzystaliśmy z platformy PARTONS, aby uzyskać przewidywania przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw zajść interesujących nas procesów fizycznych. Wszystko to po to, by eksperymentatorzy wiedzieli, gdzie i jakie detektory umieścić wokół miejsca zderzeń, aby uzyskać najwięcej interesujących informacji”.

Tworzenie tzw. żółtych raportów dla projektowanych wielkich urządzeń badawczych to typowa praktyka w świecie nauki w obszarze fizyki wysokich energii. Na podstawie tego typu raportów są następnie organizowane współprace eksperymentalne i projektowane są detektory.

Żółty raport udostępniono na stronie Arxiv.org https://arxiv.org/abs/2103.05419

PAP – Nauka w Polsce

Leszek Cieloch Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
×
Leszek Cieloch Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.