W Wielkim Zderzaczu Hadronów naukowcy po raz pierwszy przyspieszyli niemal do prędkości światła wiązkę jonów ołowiu niosących pojedynczy elektron, a nie, jak dotąd, pojedyncze protony czy jądra atomowe. To wstęp do realizacji nowego projektu CERN - Fabryki Promieniowania Gamma.
W minionym tygodniu w Wielkim Zderzaczu Hadronów przyspieszono wiązkę jonów ołowiu niosących pojedynczy elektron. Test był ekscytującym sprawdzeniem koncepcji, która może doprowadzić do serii przełomowych eksperymentów i potencjalnie nawet do stworzenia nowych rodzajów materii.
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC - Large Hadron Collider) to największa maszyna na świecie. Znajduje się w ośrodku Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN na granicy francusko-szwajcarskiej, w pobliżu Genewy.
Zazwyczaj w LHC przyspiesza się wiązki protonów do szalonych prędkości bliskich prędkości światła, po czym zderza się je ze sobą, by uwolnić ekstremalne poziomy energii. Wyniki tych kolizji rejestrowane są za pomocą detektorów cząstek elementarnych. To pozwala naukowcom badać świat w bardzo małych skalach - nieuchwytne elementy, z których zbudowane jest wszystko, co nas otacza.
Eksperymenty w LHC doprowadziły do odkrycia bozonu Higgsa w 2012 roku i od tego czasu dały nam mnóstwo nowych informacji na temat przeróżnych cząstek subatomowych. Dostarczają także wskazówek dotyczących nowej fizyki oraz pomagają potwierdzić granice rzeczywistości.
Jednak mimo dziesięcioleci eksperymentów, dopiero teraz naukowcy po raz pierwszy rozpędzili w LHC nie tylko jądra atomowe, ale również atomy zawierające jeden elektron. Test przeprowadzony w ubiegłym tygodniu był wstępem do realizacji nowego projektu CERN - Fabryki Promieniowania Gamma (Gamma Factory).
- Sprawdzamy nowe pomysły. Badamy w jaki sposób możemy rozszerzyć obecny program badawczy i infrastrukturę CERN, a ustalenie, co jest możliwe, to pierwszy krok – powiedział Michael Schumann z LHC.
Pomysł Gamma Factory polega na wzbudzaniu rozpędzonych do nieomal prędkości światła zjonizowanych atomów za pomocą intensywnej wiązki laserowej. W wyniku wzbudzenia następuje spontaniczna re-emisja promieniowania gamma, które dzięki efektowi Dopplera ma znacznie wyższą energię.
Te promienie gamma miałyby wystarczającą energię do wytworzenia normalnych cząstek materii, takich jak kwarki, elektrony, a nawet miony. Ponieważ materia i energia są dwiema stronami tej samej monety, te wysokoenergetyczne promienie gamma mogą przekształcić się w masywne cząstki, a nawet w nowe rodzaje materii, takie jak ciemna materia. Mogą również być źródłem nowych typów wiązek cząstek, takich jak wiązka mionowa.
Idea Gamma Factory była po raz pierwszy zaprezentowana przez prof. Witolda Krasnego w 2015 roku na konferencji Epiphany w Krakowie. - Ten eksperyment to naprawdę zwieńczenie szeregu wcześniej przeprowadzonych testów – przyznał Krasny, obecnie koordynator projektu i grupy około 50 naukowców poszukujących metody wytwarzania wiązek promieniowania gamma o dużej energii i dużej intensywności.
Udany test z nie w pełni zjonizowanymi atomami ołowiu w LHC został okrzyknięty przełomowym, a gratulacje dla ekipy prof. Krasnego spłynęły z wielu zakątków świata. - Możecie mi wierzyć – to wielka rzecz! Moim skromnym zdaniem, to jedno z głównych osiągnięć naukowych w dziedzinie fizyki w tym roku! - oznajmił prof. Dimitry Budker z Uniwersytetu Berkeley.
Profesor Witold Krasny jest absolwentem Wydziału Elektrycznego AGH i absolwentem fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego, a doktorat obronił w Instytucie Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego w Krakowie. Od wielu lat jest związany z laboratorium LPNHE, paryskiej Sorbony. Obecnie pracuje w CERN.
