CERN fizikai rengiasi statyti ilgiausią pasaulyje tiesinį dalelių greitintuvą

Šia savaitę Paryžiuje vykstančioje aukštos energijos dalelių fizikos konferencijoje specialistai planuoja aptarti "senamadiško" tiesinio greitintuvo konstravimo idėjas. 32 kilometrų ilgio Tarptautinis Tiesinis greitintuvas (International Linear Collider - ILC) turėtų būti daugiau kaip 10 kartų ilgesnis nei artimiausias tokio pat tipo konkurentas - Stanforde veikiantis dar 1962 metais startavęs tiesinis greitintuvas SLAC.

Pagrindinė ILC užduotis būtų tirti elektronų ir pozitronų susidūrimų metu vykstančius reiškinius. Dalelėms tenkančios energijos požiūriu, sistema būtų mažiau galinga nei žiedinės konstrukcijos LHC arba "Fermilab" priklausantis "Tevatron", tačiau juo būtų galima atlikti tikslesnius matavimus. Esminis tokio sumanymo motyvas - ILC galėtų patvirtinti ir patikslinti LHC padarytus atradimus.

Žiediniai greitintuvai - tokie kaip LHC ir "Tevatron" - daleles gali įgreitinti ilgesnėje greitėjimo atkarpoje, sukant jas ta pačia rato formos trajektorija tiek kartų, kiek reikia. Be to, vieną kartą susidūrimą "praleidusi" dalelė nėra prarandama, kaip kad tiesinio greitintuvo atveju - ji gali skristi žiedu tol, kol galiausiai susiduria su kitomis dalelėmis.

LHC eksperimentams naudoja vandenilio protonus; jie yra įgreitinami iki didelio greičio, taip jiems suteikiant didelį kinetinės energijos kiekį. Dviems protonų spinduliams susidūrus vienas su kitu, protonai skyla į sudedamąsias dalis. Šių sudedamųjų dalių tarpe mokslininkai bando aptikti kvarkus ir kitokias subatomines daleles. Padidindami dalelių greitį, mokslininkai tikisi, kad proporcingai padidėja ir tikimybė užfiksuoti "egzotiškas" daleles, tokias kaip Higgso bozonas, kuris, kaip manoma, suteikia masę kitoms dalelėms.

Tačiau tokie susidūrimai (arba kolizijos) vyksta palyginti netvarkingai. "Tai yra panašu į dviejų apelsinų, lekiančių 70km/h greičiu, susidūrimą - vaisiaus fragmentai ir sultys ištykšta į visas puses", pateikia analogiją ILC Europos padalinio vadovas Braienas Fosteris (Brian Foster).

Nors mokslininkai žino tiksliai, kiek energijos jie suteikia kiekvienam protonui, jie nė nenumano, kaip ta energija pasiskirsto tarp protoną sudarančių komponentų. Pavyzdžiui, dauguma energijos gali tekti vienam kvarkui, arba ji gali pasiskirstyti vienodai tarp visų trijų kvarkų - atsižvelgiant į tai, gali skirtis ir eksperimento rezultatai. Tačiau elektronus matuoti yra daug paprasčiau. Jie yra apytiksliai 200000 kartų mažesni nei protonai ir, bent jau pagal dabartinį mokslininkų supratimą, jie neturi vidinės struktūros. Susiduriant šioms dalelėms, specialistai gali tiksliai pasakyti, koks yra išsiskyrusios energijos kiekis.

Norint elektronus panaudoti žiediniuose greitintuvuose, jų skriejimo trajektoriją tektų išlenkti pagal žiedo formą. Tačiau tada elektronai pradeda skleisti elektromagnetinius spindulius, o tai susiję su energijos nuostoliais. Tiesiniai greitintuvai tokių problemų neturi.

ILC būtų naudojami 2 nanosekundžių trukmės lazerio šviesos impulsai, kuriais elektronai būtų išmušami iš fotokatodo. Tada elektronai būtų įgreitinami - skriedami jie susidurtų su savo antimaterijos analogais - pozitronais. Tokie eksperimentai mokslininkams leistų tiksliau nustatyti susidarančių dalelių tipus, po to, kai analogiški eksperimentai jau būtų atlikti su LHC.