سيسمح لنا مسرع النيكلوترون بتحديد سبب عدم تناسق الكون والعثور على المادة المظلمة

ستكشف ترقية المسرع عن عزم ثنائي القطب الكهربائي، مما سيساعد على فهم سبب سيطرة المادة على المادة المضادة بعد الانفجار الكبير. وفي الوقت نفسه، سيؤدي التثبيت إلى توسيع إمكانيات البحث عن الأكسيونات، وهي جسيمات تدعي أنها مادة مظلمة. Nuclotron هو المرفق الأساسي للمعهد المشترك للأبحاث النووية. وهو عبارة عن معجل فائق التوصيل يبلغ محيطه 251 مترًا، وهو مصمم لإجراء تجارب على الأيونات الثقيلة المتسارعة والنوى الذرية. وكما أوضح العلماء، فإن قياس عزم ثنائي القطب الكهربائي يتطلب شعاعًا مستقطبًا متماسكًا يتم فيه الحفاظ على الاستقطاب، وتدور جميع الدورات بنفس التردد. ولهذا الغرض، يقترح العالم إنشاء تصميمات معقدة ومتخصصة ومكلفة. يتضمن الحل المقترح فصل المجالات المغناطيسية والكهربائية في أجزاء مختلفة من المسرع. وهذا يجعل من الممكن تركيب المعدات اللازمة في نفق النيوكلوترون وتجنب بناء منشآت جديدة. تم نشر مقال يصف خيارات ترقية المسرع في فيزياء النوى الذرية، النسخة الإنجليزية من مجلة الفيزياء النووية. ويعتبر المنشور المنشور الرائد في روسيا في مجاله. ستسمح التحولات لـ Nuclotron بأداء مهمتين في وقت واحد: أن تكون حاقنًا مسرعًا فعالاً (معززًا) لمصادم NICA، وهو تركيب ضخم جديد تم تشغيله في عام 2025، وفي الوقت نفسه يظل منشأة تجريبية مستقلة للبحث عن فيزياء جديدة. “لحل هذه المشاكل، يُقترح تحديث البنية المغناطيسية الضوئية للنيوكلوترون. وإلى جانب الوظائف الرئيسية لمعزز مصادم NICA، فإنه سيجعل من الممكن التحكم في الاستقطاب والحفاظ عليه، بالإضافة إلى إجراء تجارب للبحث عن عزم ثنائي القطب الكهربائي للنواة الخفيفة – الديوترون والبروتون”، أوضح سيرجي كولوكولتشيكوف، أحد مؤلفي المشروع، وهو باحث مبتدئ في مختبر فيزياء المسرعات في MIPT. وطالب دراسات عليا في معهد البحوث النووية (INR) التابع لأكاديمية العلوم الروسية. ووفقا له، في التحديث المقترح، ستعمل حلقة النيوكلوترون بطاقة أقل – حوالي 6-8 جيجا إلكترون فولت. يوفر هذا النهج، من ناحية، الظروف اللازمة للتجارب الأساسية للبحث عن عزم ثنائي القطب الكهربائي عند طاقة منخفضة – 270 ميجا فولت، ومن ناحية أخرى، سيحتفظ بوظيفة التثبيت كمسرع للحزم المستقطبة لمصادم NICA. قال سيرجي كولوكولتشيكوف: “كان الشرط الأساسي للتحديث هو توفير مساحة كافية لاستيعاب مرشحات فيينا المباشرة”. “يتم تحقيق ذلك عن طريق تقليل الطول الإجمالي لمغناطيسات الانحناء في النيوكلوترون، عن طريق زيادة المجال إلى 1.8 تسلا في مغناطيسات الانحناء.” بفضل وضع مرشحات فيينا (الأجهزة التي يتم فيها عبور المجالات الكهربائية والمغناطيسية بزوايا قائمة) على النيوكلوترون، يصبح من الممكن تنفيذ مفهوم الدوران شبه المتجمد لقياس عزم ثنائي القطب الكهربائي، بالإضافة إلى البحث الجذاب عن الأكسيونات – وهي جسيمات افتراضية يمكن أن تشكل المادة المظلمة. لاحظ الباحثون أن مرشحات فيينا تجعل من الممكن التحكم في دوران (اتجاه دوران) الجسيمات دون تغيير طاقة الشعاع. إنها تعوض انحراف الدوران الناتج عن المبادرة الناتجة عن عزم ثنائي القطب المغناطيسي في مغناطيس الانحناء، مما يسمح بعزل إشارة EDM. إذا كانت المحاور موجودة، فإنها تخلق مجالًا مغناطيسيًا كاذبًا ضعيفًا حول نفسها. عند المرور عبر المسرع، تتسبب هذه الحقول في تذبذب دوران الجسيمات. ومن خلال تحليل مثل هذه التذبذبات، يمكن الكشف عن المحاور. وبالتالي، فإن النيوكلوترون المحدث المزود بمرشحات فيينا سيكون قادرًا على العمل كهوائي عريض النطاق لتسجيل مظاهر المادة المظلمة.