El Gran Colisionador de Hadrones LHC de la Organización Europea para la Investigación Nuclear CERN - operadores del laboratorio de física de partículas más grande del mundo - cerca de Ginebra, Suiza, se dice que es el acelerador de partículas más grande del mundo. El aceleradorse encuentra en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia, con una profundidad de 175 metros por debajo de la frontera franco-suiza. Esto, por cierto, ha ayudado a los científicos a descubrir el bosón de Higgs, la última partícula predicha por el Modelo Estándar en 2012.
Tras el descubrimiento de Higgs, un objetivo científico principal de la física de alta energía ha sido caracterizar las propiedades de esta nueva partícula y descubrir otro fenómeno de la física de alta energía. Como resultado, ha habido algunos avances rápidos en la física de alta energía.tecnología de aceleradores de partículas para apoyar la investigación de la física de alta energía. Sin embargo, las tecnologías utilizadas hasta la fecha solo pueden mejorarse y expandirse con un gran costo. Por esta razón, se necesita urgentemente hacer que los aceleradores de alta energía sean más asequibles.
Un equipo internacional de físicos, que trabaja en el Experimento de aceleración de Wakefield de plasma impulsado por protones avanzado AWAKE en el CERN, informó que han realizado un experimento innovador que demuestra una nueva forma de acelerar electrones a altas energías, una que podría reducir drásticamentetamaño de los futuros aceleradores de partículas y reducir sus costos. Un artículo que describe este importante resultado fue publicado en Naturaleza el 29 de agosto de 2018.
AWAKE es una colaboración científica internacional, formada por ingenieros y científicos de 18 institutos, incluidos el CERN y el Instituto Max Planck de Física en Alemania. Un grupo de investigación de UNIST, dirigido por el profesor Moses Chung en el Departamento de Física también estáparte de esta colaboración de AWAKE y realizó una serie de contribuciones importantes a AWAKE. Esto incluye el diseño de líneas de luz y la optimización de la inyección de haz de electrones.
"La tecnología de AWAKE producirá un cambio paridigma en el desarrollo de futuros aceleradores de partículas de alta energía, después del LHC", dice el profesor Chung. "El último logro podría permitir a los ingenieros reducir drásticamente el tamaño de los futuros aceleradores de partículas, reduciendolas grandes cantidades de dinero que normalmente se requieren para construirlas ". Agrega:" Las colisiones de partículas de alta energía que producen estas instalaciones permiten a los físicos sondear las leyes fundamentales de la naturaleza, proporcionando la base para los avances en una gran variedad de campos diferentes ".
Por lo general, los experimentos de física de partículas utilizan campos eléctricos oscilantes, llamados cavidades de radiofrecuencia, e imanes de alta potencia para acelerar las partículas a altas energías. Pero estos experimentos deben crecer bastante, deben serlo, para acelerar partículas con suficiente energía.para estudiarlos adecuadamente.
Como una opción alternativa de reducción de costos para acelerar las partículas de manera más eficiente, se ha sugerido el acelerador de wakefield. Los físicos envían un haz de electrones, protones o un láser a través de un plasma. Los electrones libres en el plasma se mueven hacia el haz, perolo sobrepasa y luego vuelve a estrellarse, creando una estructura de burbujas detrás del rayo y campos eléctricos intensos. Si inyecta partículas, como más electrones, en la estela, puede acelerar las partículas inyectadas en un período de tiempo más corto con un campo eléctrico 10o más veces más fuerte.
En el estudio, se demostró por primera vez la aceleración de wakefield de plasma impulsada por protones. Se tomaron muestras de los campos eléctricos intensos, generados por una serie de microbunches de protones, con un grupo de electrones. Estos electrones se aceleraron hasta 2 GeV enaproximadamente 10 m de plasma y medidos con un espectrómetro magnético. Esta técnica tiene el potencial de acelerar electrones a la escala TeV en una sola etapa de aceleración.
Aunque todavía se encuentra en las primeras etapas de su programa, la colaboración de AWAKE ha dado un paso importante en el camino hacia la realización de nuevos experimentos de física de partículas de alta energía.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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