פאנל "P5" של פיסיקאי חלקיקים אמריקאי אומר שעבודה על פיתוח מתנגש מיאון עתידי יכולה לאפשר לארה"ב להחזיר את "גבול האנרגיה", שכן מייקל אלן מגלה
ארה"ב צריכה לחקור בניית מתנגש מיאון ולבצע מחקר ופיתוח "אגרסיביים" לטכנולוגיות הנדרשות למתקן כזה. זו מסקנתה של ועדה בעלת פרופיל גבוה של פיסיקאי חלקיקים אמריקאים ובינלאומיים לאחר שנה של פגישות כדי לדון בעתיד המחקר בפיזיקה באנרגיה גבוהה בארה"ב. עם זאת, המדענים מודים שיש להתגבר על אתגרים טכניים משמעותיים כדי לבנות מתנגש מיאון.
הפיתוח הפוטנציאלי של מתקן מיאון הוא חלק מחזון ארוך טווח של 20 שנה לפיזיקת חלקיקים, אשר שוחרר בתחילת דצמבר על ידי פאנל סדר העדיפויות של פרויקט פיסיקת החלקיקים, או P5 (ראה מסגרת למטה). מאז 2003, ה-P5 נפגש כל עשור כדי להעריך פרויקטי מחקר פיזיקה גדולים ובינוניים. לאחר מכן היא מעבירה את המלצותיה לסוכנויות מימון כגון משרד האנרגיה האמריקאי (DOE) והקרן הלאומית למדע.
בעקבות גילוי בוזון היגס ב-2012 ב-CERN's Large Hadron Collider, פיזיקאים של חלקיקים החלו לתכנן לבנות מפעל היגס שכונה שיתנגש אלקטרונים עם פוזיטרונים כדי לאפשר חקירה מפורטת יותר של תכונות הבוזון של היגס וחלקיקים אחרים. חלק מהעיצובים הללו לקרוא למנהרה באורך 90 ק"מ שתתנגש לראשונה בין אלקטרונים לפוזיטרונים באמצע שנות ה-2040 של המאה ה-100, לפני שתשנה אותה מאוחר יותר במאה הנוכחית כמכונה של XNUMX TeV פרוטון-פרוטון כדי לחפש פיזיקה חדשה.
עם זאת, המעבר לאנרגיות הללו - ואולי אף גבוהות יותר - הוא מסובך. באנרגיות שמתקרבות ל-1 TeV במאיץ מעגלי, אלקטרונים מאבדים הרבה אנרגיה באמצעות קרינת סינכרוטרון. זו לא בעיה כזו עבור פרוטונים, אבל הגעה לאנרגיות גבוהות יותר מ-100 TeV דורשת טבעת גדולה אפילו יותר מ-90 ק"מ וכנראה תזדקק גם לטכנולוגיות חדשות. אפשרות חלופית אחת היא להתנגש עם מיואונים - בני דודים של אלקטרונים שכבדים פי 200. בהתחשב בכך שהמיוונים כבדים בהרבה מאלקטרונים, אובדן אנרגיה יהיה פחות בעיה במתנגש מיאון.
דניאל שולטה, מנהיג המחקר של ה שיתוף פעולה בין-לאומי של מתאם מואון, שלא היה בוועדת P5, אומר שקרינת סינכרוטרונים "מופחתת בפקטור של יותר ממיליארד" בהתנגשות מיאון. "[Muons] מעניינים כי הם יכולים להחליף [אלקטרונים ופזיטרונים] ישירות, והיותם מתנגש מיאון של 10 TeV שווה ערך ל-100 TeV מתנגש פרוטונים במונחים של טווח פיזיקה", אומר שולטה ששיתוף הפעולה שלו מורכב מיותר מ-60 מכונים , כולל CERN, שמגבשים תוכנית למתקן מיאון מתקדם. כל מתקן מיאון עתידי עשוי להיות הרבה יותר קומפקטי ואולי זול יותר לבנייה - מתנגש מיאון עם טווח הגעה זהה לזה של מתנגש פרוטונים של 100 TeV יתאים לאתר הקיים של פרמילב, למשל.
פיזיקאים של CERN נפגשים בלונדון כדי לתכנן תוכניות מתנגשות עתידיות
בהתייחסו לזה כ"יריית המיאון שלנו", ועדת P5 קובעת שתוכנית מאיץ מיאון תתאים לשאיפה של ארה"ב לארח מתקן מתנגש בינלאומי גדול, מה שיאפשר לה להוביל מאמצים גלובליים להבין את הטבע הבסיסי של היקום. פאנל P5 ממליץ כעת לארה"ב לבנות מתקני בדיקה והדגמה גדולים עבור מתנגש מתקדם שכזה במהלך העשור הקרוב. הדו"ח גם ממליץ לארה"ב להשתתף בשיתוף הפעולה הבינלאומי ל-Muon Collider ו"לקחת תפקיד מוביל בהגדרת עיצוב התייחסות".
קרסטן היגר, סיפר פיזיקאי מאוניברסיטת ייל שעומד בראש ה-P5 עולם הפיזיקה שהמלצת מתנגש מיאון באה מתוך רצון לחשוב על העתיד ארוך הטווח של פיזיקת החלקיקים בארה"ב, מעבר ליבול הנוכחי של פרויקטים מתוכננים ומתפתחים. לדברי היגר, המלצת המחקר והפיתוח הזו יצרה "התרגשות רבה" בקהילת הפיזיקה-חלקיקים בארה"ב, במיוחד בקרב מדענים צעירים יותר. "הם מרגישים שהיכולת להמשיך במו"פ כדי לחשוב על מתקן מתנגש עתידי זה באמת מרגש, במיוחד אם אולי נוכל לארח אותו בארה"ב", הוא מוסיף.
אתגרים קדימה
לעומת זאת, מתנגש מיאון עומד בפני אתגרים טכניים גדולים ויעברו עשרות שנים עד שניתן יהיה לקבל החלטה כלשהי לבנות אחד. בעיה אחת עם מיואונים היא שהם מתפוררים בקושי של 2.2 מיקרו שניות שבמהלכן יהיה צורך ללכוד אותם, לקרר ולהאיץ אותם. "זה באמת דוחף את הגבולות הטכניים בכל האלמנטים", אומר היגר. "פיתוח המגנט, טכנולוגיית ההאצה, מיקוד האלומה; כל הדברים האלה יהיו חשובים ביותר, ויש לשפר אותם בהשוואה למקום שבו הדברים נמצאים כרגע", הוא מוסיף.
שולטה מסכים שאלמלא חייו המוגבלים של המיאון, מתנגש מיאון היה "ישר קדימה". הוא אומר שאחד האתגרים הגדולים ביותר יהיה פיתוח טכנולוגיית המגנטים הנדרשת. לדוגמה, ברגע שהמיוונים נוצרו על ידי התנגשויות פרוטונים, יהיה צורך במגנטים מוליכים בטמפרטורה גבוהה כדי לקרר ולהאט אותם. והטכנולוגיה הזו תצטרך להידחק לתוך חלל זעיר כדי להפחית את אובדן המיאון. אז יהיה צורך במגנטים מהירים שניתן להרכיבם מהר מאוד כדי להאיץ את אלומת המיאון.
פיזיקה באנרגיה גבוהה: האם ימי שיתוף הפעולה הבינלאומי מגיעים לקיצו?
הבעיה היא שהרבה מהטכנולוגיה הזו עדיין לא קיימת או נמצאת בחיתוליה. למרות האתגרים הללו, היגר בטוח שניתן לבנות מתנגש מיאון: "פיזיקאים של חלקיקים ופיזיקאים מאיצים הראו כושר המצאה מדהים במהלך השנים והעשורים האחרונים, ולכן אני אופטימי", הוא אומר. אבל גם אם מתקן כזה אינו בר ביצוע, העבודה לקראתו תתבסס על החוזקות הנוכחיות של ארה"ב בפיזיקה של חלקיקים ותזנה לשיפורים במתקני פרוטונים וקרומי נייטרינו. סביר להניח שתהיה לזה תועלת רחבה לחברה, כולל ייצור איזוטופים רפואיים, מדעי החומרים ופיזיקה גרעינית, כך שהיגר מאמין שזו תהיה "השקעה שהושקעה היטב".
לפיתוח של מגנטים מוליכים-על בטמפרטורה גבוהה, למשל, יהיו השלכות חשובות מעבר לפיזיקת החלקיקים. הם יכולים להיות שימושיים עבור כורי היתוך גרעיני ועשויים לשפר את הביצועים של טורבינות רוח. שולטה גם מאמין שעבודה לקראת מתנגש מיאון תציע יתרונות משמעותיים בכל הנוגע להכשרת הדור הבא של מדענים. "זה פרויקט נהדר כי דברים חדשים, יש מקום להמצאות, ליצירתיות, הרוח שונה מאוד מפרויקט שעושה מחדש משהו שעשינו בעבר בצורה גדולה יותר", הוא מוסיף.
מתווה את המהלך העתידי של פיזיקת החלקיקים בארה"ב
הדו"ח של P5 - מסלולים לחדשנות וגילוי בפיזיקה של חלקיקים - מתבסס על הפלט של כנס Snowmass, שאסף פיזיקאים וקוסמולוגים חלקיקים מרחבי העולם בסיאטל במשך 10 ימים ביולי 2022 כדי לדון בסדרי עדיפויות מחקריים וניסויים עתידיים. דו"ח P5 שואף ליצור תיק מחקר שחוקר כמעט את כל המרכיבים הבסיסיים של היקום והאינטראקציות ביניהם, המכסה הן את העבר והעתיד הקוסמי.
במונחים של פרויקטים קיימים, העדיפות העליונה של ועדת P5 היא השלמת שדרוג ה-High Luminosity במאיץ ההדרונים הגדול של CERN וכן השלב הראשון של ניסוי ניוטרינו תת-קרקעי עמוק (DUNE) בליד, דרום דקוטה, אשר תחקור קרן אנרגיה גבוהה של ניטרינו המיוצרת ב-Fermilab בזמן שהם עוברים 1280 ק"מ דרך כדור הארץ. DUNE אמורה להתחיל לפעול בסביבות 2030. סדרי עדיפויות נוספים המומלצים כוללים את תוכנית שיפור הפרוטון II של פרמילב ומצפה הכוכבים של ורה רובין בצ'ילה, שצפוי לאור ראשון ב-2025 ויערוך סקר של 10 שנים של השמיים הדרומיים.
המלצות אחרות כוללות את CMB-S4 ניסוי - מערך של טלסקופים קרקעיים, הממוקמים בקוטב הדרומי ובמדבר אטקמה הצ'יליאני, שיצפו ברקע המיקרוגל הקוסמי כדי לחקור את התהליכים הפיזיקליים ביקום מיד לאחר המפץ הגדול. ה-P5 גם ממליץ לארה"ב לשתף פעולה עם שותפים בינלאומיים במפעל של Higgs; ניסוי זיהוי ישיר של חומר אפל מהדור הבא; ומצפה הכוכבים IceCube-Gen2, שיספק שיפור של פי 10 ברגישות לנייטרינים קוסמיים בהשוואה למצפה IceCube הנוכחי בקוטב הדרומי.
"ניסינו למצוא איזון בין הפעלת התוכנית הנוכחית, התחלת פרויקטים חדשים והנחת היסודות במונחים של מו"פ לעתיד", אומר יו"ר משותף של P5, Karsten Heeger. הוא מוסיף כי היה חשוב לשקול מה מגיע לאחר פרויקטים כמו מפעל היגס והשלמת DUNE לפיזיקת חלקיקים כמו גם עבור הדור הבא של מדענים בארה"ב. "אם נתמקד במלואו כרגע רק בביצוע הפרויקטים שנמצאים בעיצומם, אנו עלולים למצוא את עצמנו בעוד 10-15 שנים שלא הנחתנו את הבסיס למה שמעבר", הוא אומר.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://physicsworld.com/a/influential-us-particle-physics-panel-calls-for-muon-collider-development/
- :יש ל
- :הוא
- :לֹא
- :איפה
- $ למעלה
- 1
- 10
- 100
- 150
- 200
- 2012
- 2022
- 2025
- 2030
- 60
- a
- יכול
- אודות
- להאיץ
- מוּאָץ
- האצה
- מאיץ
- פי
- הודה
- מוסיף
- מתקדם
- לאחר
- סוכנויות
- מסכים
- מטרות
- תעשיות
- להתיר
- מאפשר
- גם
- חלופה
- am
- שאיפה
- בין
- an
- ו
- כל
- מתקרב
- ARE
- סביב
- מערך
- אמן
- AS
- At
- רקע
- איזון
- BE
- קרן
- כי
- היה
- לפני
- החל
- להתחיל
- להיות
- מאמין
- להלן
- תועלת
- הטבות
- בֵּין
- מעבר
- גָדוֹל
- המפץ הגדול
- גדול
- הגדול ביותר
- תכנית אב
- בוזון
- שניהם
- אריזה מקורית
- רחב
- לִבנוֹת
- בִּניָן
- בונה
- נבנה
- אבל
- by
- שיחה
- שיחות
- הגיע
- CAN
- נתפס
- מאה
- האתגרים
- זול יותר
- צ'ילה
- חוזר
- יו"ר משותף
- משתף פעולה
- שיתוף פעולה
- התנגש
- מגיע
- מגיע
- הוועדה
- קהילה
- קומפקטי
- מַשׁלִים
- השלמה
- מסובך
- מסקנה
- לנהל
- כנס
- בטוח
- לשקול
- מורכב
- קריר
- יכול
- קורס
- כיסוי
- לִיצוֹר
- יצירתיות
- יבול
- נוֹכְחִי
- דקוטה
- ימים
- עָשׂוֹר
- עשרות שנים
- דֵצֶמבֶּר
- החלטה
- הגדרה
- מַחלָקָה
- מִדבָּר
- רצון עז
- למרות
- מְפוֹרָט
- מתפתח
- צעצועי התפתחות
- DID
- אחר
- ישירות
- תגלית
- לדון
- איילה
- עושה
- מטה
- ציור
- ראוי
- דיונה
- בְּמַהֲלָך
- מוקדם
- כדור הארץ
- מַאֲמָצִים
- אלקטרונים
- אלמנטים
- סוף
- אנרגיה
- שווה
- במיוחד
- להעריך
- אֲפִילוּ
- כל
- דוגמה
- מרגש
- מבצע
- להתקיים
- קיימים
- מצפה
- לְנַסוֹת
- ניסויים
- לחקור
- פנים
- מתקנים
- מתקן
- גורם
- מפעל
- מהר
- אפשרי
- להרגיש
- ראשון
- מתאים
- להתמקד
- התמקדות
- הבא
- בעד
- קרן
- החל מ-
- Frontiers
- לגמרי
- יסודי
- מימון
- היתוך
- עתיד
- אסף
- נוצר
- דור
- נתן
- גלוֹבָּלִי
- הולך
- גדול
- עבודות קרקע
- יש
- יש
- he
- פרופיל גבוה
- גבוה יותר
- המארח
- אולם
- HTTPS
- i
- if
- ii
- מיד
- השלכות
- חשוב
- לשפר
- משופר
- השבחה
- שיפורים
- in
- לכלול
- כולל
- מדהים
- בעל השפעה
- מידע
- שְׁנִינוּת
- חדשנות
- בתוך
- למשל
- יחסי גומלין
- מעניין
- ברמה בינלאומית
- אל תוך
- המצאות
- חקירה
- סוגיה
- IT
- שֶׁלָה
- jpg
- יולי
- רק
- גָדוֹל
- גדול יותר
- מאוחר יותר
- שוכב
- עוֹפֶרֶת
- מנהיג
- מוביל
- פחות
- פעם בחיים
- אוֹר
- כמו
- סביר
- מוגבל
- ממוקם
- לונדון
- לטווח ארוך
- להפסיד
- את
- מגרש
- הרבה
- מכונה
- עשוי
- מגנטים
- גדול
- חומרים
- max-width
- מאי..
- רפואי
- לִפְגוֹשׁ
- פגישות
- נפגש
- יכול
- יותר
- נע
- הרבה
- לאומי
- מדע לאומי
- טבע
- כמעט
- צורך
- נחוץ
- הניטרינו
- נויטרינו
- חדש
- טכנולוגיות חדשות
- הבא
- הדור הבא
- עַכשָׁיו
- גַרעִינִי
- היתוך גרעיני
- פיזיקה גרעינית
- מצפה כוכבים
- להתבונן
- of
- הַצָעָה
- on
- פעם
- ONE
- פועל
- אופטימי
- אפשרות
- or
- אחר
- בעצמנו
- מתווה
- תפוקה
- יותר
- להתגבר על
- לוח
- חלק
- להשתתף
- במיוחד
- שותפים
- מעברי
- עבר
- ביצועים
- אוּלַי
- שלב
- גופני
- פיסיקה
- עולם הפיזיקה
- תכנית
- מתוכנן
- תכנון
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- עלילה
- תיק עבודות
- פוטנציאל
- פוטנציאל
- סדר עדיפויות
- עדיפות
- כנראה
- בדיקה
- בעיה
- תהליכים
- מיוצר
- הפקה
- תכנית
- פּרוֹיֶקט
- פרויקטים
- נכסים
- פרוטונים
- לספק
- לרדוף
- דוחף
- R & D
- לְהַגִיעַ
- הגעה
- בֶּאֱמֶת
- לאחרונה
- המלצה
- המלצות
- מוּמלָץ
- ממליצה
- להפחית
- הפניה
- לְקַבֵּל בְּחַזָרָה
- שוחרר
- להחליף
- לדווח
- נדרש
- דורש
- מחקר
- מחקר ופיתוח
- תקין
- טַבַּעַת
- תפקיד
- חֶדֶר
- בערך
- ריצה
- s
- אותו
- אומר
- מדע
- קרן המדע
- מדענים
- חיפוש
- סיאטל
- לִרְאוֹת
- רְגִישׁוּת
- צריך
- הראה
- משמעותי
- since
- אתר
- הם
- להאט
- So
- חֶברָה
- משהו
- דרום
- דרומי
- מֶרחָב
- רוּחַ
- החל
- הברית
- חוזק
- להכות
- מחקרים
- לימוד
- ניכר
- כזה
- מוליך-על
- סֶקֶר
- טכני
- טכנולוגיות
- טכנולוגיה
- טלסקופ
- מונחים
- מבחן
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- העתיד
- המיזמים
- העולם
- שֶׁלָהֶם
- אותם
- אז
- שם.
- אלה
- הֵם
- דברים
- לחשוב
- זֶה
- דרך
- תמונה ממוזערת
- פִּי
- ל
- אמר לי
- גַם
- חלק עליון
- לקראת
- הדרכה
- נסיעות
- ניסיתי
- צרה
- נָכוֹן
- מנהרה
- תחת
- תת קרקעי
- להבין
- עולם
- אוניברסיטה
- שדרוג
- us
- מועיל
- מאוד
- חזון
- היה
- דֶרֶך..
- we
- אינטרנט
- טוֹב
- היו
- מה
- מתי
- אשר
- מי
- של מי
- יצטרך
- רוח
- עם
- בתוך
- תיק עבודות
- עובד
- עוֹלָם
- היה
- שנה
- שנים
- עוד
- צעיר
- זפירנט