Nowe teoretyczne ramy dla ulepszonych akceleratorów cząstek

Anonim

Fizycy z Laboratorium Fizyki Plazmy Princeton (PPPL) we współpracy z badaczami z Korei Południowej i Niemiec opracowali teoretyczne ramy dla poprawy stabilności i intensywności wiązek akceleratorów cząstek. Naukowcy używają wiązek wysokoenergetycznych, które muszą być stabilne i intensywne, aby działać efektywnie, aby odblokować ostateczną strukturę materii. Lekarze używają akceleratorów medycznych do wytwarzania wiązek, które mogą zapychać komórki nowotworowe.

"Kiedy fizycy projektują następną generację akceleratorów, mogą wykorzystać tę teorię do stworzenia najbardziej zoptymalizowanych wiązek skupionych", powiedział fizyk PPPL, Hong Qin. Dr Qin, dziekan Wydziału Nauk Jądrowych i Technologii na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Chinach, jest współautorem badań opisanych w listopadowym numerze Physical Review Letters.

Zanurzenie przez tunele lub rury

Belki akceleratora składają się z miliardów naładowanych cząstek, które przesuwają się przez tunele lub rury, zanim zderzą się z celami. W eksperymentach naukowych promienie te uderzają w cele z ogromną gęstością energii i generują subatomowe cząstki, które nie były widoczne od wczesnego wszechświata. Długo poszukiwany Boson Higgsa, cząstka, która przenosi pole dające masę podstawowym cząstkom, została odkryta w ten sposób w Wielkim Zderzaczu Hadronów w Europie, największym i najpotężniejszym akceleratorze na świecie.

Aby belka zachowała swoją intensywność, cząstki w belce muszą pozostawać blisko siebie, gdy przesuwają się przez linię promienia. Jednak wiązka traci intensywność, ponieważ wzajemne odpychanie cząstek i niedoskonałości akceleratora powoduje degradację wiązki. Aby zminimalizować tę degradację i straty, ściany dużych akceleratorów są wyłożone magnesami o wysokiej precyzji, aby kontrolować ich ruch.

Nowe badania przyspieszają teoretyczne prace PPPL w ciągu ostatnich siedmiu lat w celu poprawy stabilności cząstek wiązki. Teoria silnie łączy pionowe i poziome ruchy cząstek - w przeciwieństwie do standardowej teorii, która traktuje różne ruchy jako niezależne od siebie. Wyniki teorii "dostarczają ważnych nowych teoretycznych narzędzi do szczegółowego projektowania i analizy manipulacji wiązkami o dużej intensywności", zgodnie z dokumentem.

Zmiana modelu długotrwałego

Artykuł dotyczy pracy dwóch rosyjskich fizyków z 1959 r., Która stanowiła podstawę do analizy właściwości wiązek o dużej intensywności w ciągu ostatnich kilku dekad. Ta praca rozważa ruchy cząsteczek, które mają być rozłączone. Chung i jego współautorzy modyfikują rosyjski model - zwany rozkładem Kapchinskij-Vladimirskij - aby uwzględnić wszystkie siły sprzęgające i inne elementy, które mogą uczynić belki bardziej stabilnymi.

Uzyskane narzędzie teoretyczne, które uogólniło rosyjski model, dobrze zgadza się z wynikami symulacji dla Eksperymentu Emitancji Emisji w Helmholtz Center w Niemczech, które zilustrowały nową technologię manipulacji belkami dla przyszłych akceleratorów. Bardziej intensywne wiązki mogły umożliwić odkrycie nowych cząstek subatomowych, powiedział Qin.

menu
menu