Físicos capturam um fantasma 4D indescritível no acelerador de partículas CERN

Há um fantasma assombrando os túneis do acelerador de partículas do CERN.

No Super síncrotron de prótonsFinalmente, os físicos mediram e quantificaram a quantidade de estrutura invisível que pode desviar o caminho das partículas contidas nela e criar problemas para a pesquisa de partículas.

Foi descrito como ocorrendo em Espaço de palcoQue pode representar um ou mais estados de um sistema em movimento. Como são necessários quatro estados para representar a estrutura, os pesquisadores a veem como quadridimensional.

Essa estrutura é resultado de um fenômeno conhecido como ecoSer capaz de medi-los e medi-los nos leva um passo mais perto de resolver um problema global relacionado aos aceleradores de partículas magnéticas.

“Com esses ecos, o que acontece é que as partículas não seguem exatamente o caminho que queremos e depois voam e se perdem.” diz o físico Giuliano Franchitti para GSI Na Alemanha. “Isso degrada o feixe e dificulta o alcance dos parâmetros de feixe desejados.”

A ressonância ocorre quando dois sistemas interagem e sincronizam. Poderia ser um eco emergente entre Órbitas planetárias À medida que interagem com a gravidade em sua jornada ao redor de uma estrela, ou diapasão, eles começam a girar Laço simpático Quando as ondas sonoras de outro diapasão colidem com seus dentes.

Uso de aceleradores de partículas Ímã forte Isso gera campos eletromagnéticos para direcionar e acelerar feixes de partículas para onde os físicos desejam que eles cheguem. Toque Eles podem ocorrer em um acelerador devido a defeitos no ímã, criando uma estrutura magnética que interage com as partículas de maneira problemática.

Quanto mais graus de liberdade um sistema dinâmico exibe, mais complexa se torna sua descrição matemática. As partículas que se movem através de um acelerador de partículas são normalmente descritas usando apenas dois graus de liberdade, refletindo as duas coordenadas necessárias para localizar um ponto em uma grade plana.

Descrever as estruturas nele contidas requer mapeá-las usando recursos adicionais no espaço de fase além das dimensões de cima para baixo e da esquerda para a direita; Ou seja, são necessários quatro parâmetros para mapear cada ponto do espaço.

esse, Pesquisadores dizemé algo que pode facilmente escapar às nossas intuições de engenharia.

“Na física dos aceleradores, o pensamento geralmente está em apenas um nível.” Franchitti diz. No entanto, para mapear a ressonância, o feixe de partículas deve ser medido nos planos horizontal e vertical.

Parece simples, mas se você está acostumado a pensar em algo de uma determinada maneira, pode ser necessário esforço para pensar fora da caixa. A compreensão dos efeitos da ressonância no feixe de partículas levou alguns anos, bem como algumas simulações de computador massivas.

No entanto, esta informação abriu caminho para Franchitti, juntamente com os físicos Hannes Bartosek e Frank Schmidt do CERN, finalmente medirem a anomalia magnética.

Usando monitores de posição de feixe ao longo do Super Proton Synchrotron, eles mediram a posição das partículas em cerca de 3.000 feixes. Medindo com precisão onde as partículas estavam centradas ou desviadas para um lado, eles foram capazes de criar um mapa da ressonância que persegue o acelerador.

“O que torna a nossa última descoberta tão especial é que ela mostra como as partículas individuais se comportam em dupla ressonância.” Bartosek diz. “Podemos demonstrar que os resultados experimentais são consistentes com o que foi previsto com base na teoria e na simulação.”

O próximo passo é desenvolver uma teoria que descreva como as partículas individuais se comportam na presença de ressonância do acelerador. Os pesquisadores dizem que isso lhes dará uma nova maneira de mitigar a degradação do feixe e obter os feixes de alta resolução necessários para experimentos atuais e futuros de aceleração de partículas.

A pesquisa da equipe foi publicada em Física da natureza.