Khung lý thuyết mới cho các máy gia tốc hạt cải tiến

Anonim

Các nhà vật lí tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL), phối hợp với các nhà nghiên cứu ở Hàn Quốc và Đức, đã phát triển một khung lý thuyết để cải thiện sự ổn định và cường độ của các chùm gia tốc hạt. Các nhà khoa học sử dụng các chùm năng lượng cao, phải ổn định và mạnh mẽ để hoạt động hiệu quả, để mở khóa cấu trúc vật chất tối thượng. Các bác sĩ sử dụng máy gia tốc y tế để tạo ra các chùm tia có thể zap tế bào ung thư.

"Khi các nhà vật lý thiết kế thế hệ tiếp theo của máy gia tốc, họ có thể sử dụng lý thuyết này để tạo ra các chùm tia được tập trung tối ưu nhất", nhà vật lý PPQ HongQin cho biết. Tiến sĩ Tần, Giám đốc điều hành của Trường Khoa học và Công nghệ hạt nhân tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, là đồng tác giả của nghiên cứu được mô tả trong số tháng 11 của tạp chí Physical Review Letters.

Nén qua đường hầm hoặc ống

Các chùm gia tốc bao gồm hàng tỷ hạt tích điện chạy qua đường hầm hoặc ống trước khi va chạm với mục tiêu của chúng. Trong các thí nghiệm khoa học, các tia này tấn công các mục tiêu của chúng với mật độ năng lượng rất lớn và tạo ra các hạt hạ nguyên tử chưa được nhìn thấy từ vũ trụ ban đầu. Higgs Boson được tìm kiếm lâu dài, hạt mang lĩnh vực mang lại khối lượng cho một số hạt cơ bản, được phát hiện theo cách này trong Large Hadron Collider ở châu Âu, máy gia tốc lớn nhất và mạnh nhất thế giới.

Để cho chùm tia duy trì cường độ của nó, các hạt trong chùm tia phải ở gần nhau khi chúng xuyên qua chùm tia. Tuy nhiên, chùm tia mất cường độ khi lực đẩy lẫn nhau của các hạt và sự không hoàn hảo của máy gia tốc làm suy giảm chùm tia. Để giảm thiểu suy thoái và mất mát như vậy, các bức tường của máy gia tốc lớn được lót bằng nam châm có độ chính xác cao để điều khiển chuyển động của chúng.

Nghiên cứu mới này thúc đẩy công việc lý thuyết của PPPL trong bảy năm qua để cải thiện sự ổn định của các hạt chùm tia. Lý thuyết này kết hợp mạnh mẽ các chuyển động thẳng đứng và nằm ngang của các hạt - trái ngược với lý thuyết tiêu chuẩn xử lý các chuyển động khác nhau độc lập với nhau. Kết quả của lý thuyết "cung cấp các công cụ lý thuyết mới quan trọng cho việc thiết kế chi tiết và phân tích các thao tác chùm cường độ cao", theo bài báo.

Thay đổi mô hình lâu dài

Bài báo đề cập đến một công trình năm 1959 của hai nhà vật lý Nga đã hình thành cơ sở để phân tích các tính chất của các chùm cường độ cao trong vài thập kỷ qua. Công việc này xem xét các chuyển động hạt được tách rời. Chung và các đồng tác giả của ông sửa đổi mô hình Nga - được gọi là phân phối Kapchinskij-Vladimirskij - bao gồm tất cả các lực liên kết và các yếu tố khác có thể làm cho dầm ổn định hơn.

Công cụ lý thuyết kết quả, tổng quát mô hình của Nga, đã đồng ý tốt với các kết quả mô phỏng cho thí nghiệm chuyển tiền ở Trung tâm Helmholtz ở Đức, minh họa một công nghệ xử lý chùm tia mới cho các máy gia tốc trong tương lai. Các tia sáng cường độ cao hơn có thể cho phép phát hiện ra các hạt hạ nguyên tử mới, Qin cho biết.

menu
menu