Ускоритель частиц ЦЕРН, который вдохнет новую жизнь в физику

Коллайдеры нового типа, называемые плазменными ускорителями кильватерного поля, могут изучать фундаментальную физику по-новому, делая то, чего не может Большой адронный коллайдер: сталкивающиеся электроны.

Джошуа Хоугего

21 февраля 2023 г.

Результаты столкновений протонов, поглощаемых экранами на БАКе

Фише, Жак Эрве/ЦЕРН

Чтобы попасть на эксперимент Эдды Гшвендтнер, вы входите в небольшое брутальное здание ЦЕРН, европейской лаборатории физики элементарных частиц на окраине Женевы, Швейцария. Вы входите в лифт и спускаетесь на 50 метров в огромную подземную камеру. После ряда желтых защитных дверей вам придется проехать километр по нисходящему туннелю, поэтому Гшвендтнер обычно использует один из маленьких белых велосипедов, припаркованных внутри дверей.

Она разрабатывает многообещающий ускоритель частиц, который может помочь нам найти новую физику. С момента открытия бозона Хиггса в 2012 году физика элементарных частиц не добилась большого прогресса. Итак, мысли обращаются к машинам, которые могут помочь нам по-разному исследовать реальность.

Эксперимент под названием AWAKE, над которым работает Гшвендтнер, создает волну плазмы – газа заряженных частиц – и отправляет электроны, путешествующие по ней. В то время как большинство коллайдеров становятся больше и дороже, эта подземная машина и ей подобные, известные как плазменные ускорители кильватерного поля, компактны. Однако не обманывайтесь их размером – они мощные. По сравнению с аналогами огромного Большого адронного коллайдера (БАК) ЦЕРН, на заданном расстоянии технология плазменного кильватерного поля может управлять гораздо более сильными ускорениями. «До 1000 раз больше», — говорит Гшвендтнер.

Это доказывает свою эффективность. За последние несколько лет AWAKE добилась ряда успехов в ускорении электронов на расстоянии всего в несколько метров. В прошлом году он прошел решающее испытание, и теперь исследователи готовятся перенести его на более высокие энергии. …