Nový americký urychlovač částic EIC získal přes tisíc krystalů: Pomůže nahlédnout do nitra hmoty

Světově první polarizovaný elektron-protonový urychlovač, Electron-Ion-Collider (EIC), který je aktuálně ve výstavbě, obdržel přes tisíc krystalů pro svůj masivní detektor ePIC.

Světově první polarizovaný elektron-protonový urychlovač, Electron-Ion-Collider (EIC), který je aktuálně ve výstavbě, obdržel přes tisíc krystalů pro svůj masivní detektor ePIC. Tento urychlovač částic, budovaný v americké Brookhaven National Laboratory (BNL) ve spolupráci s Jefferson Lab, uskutečnil svou první velkou dodávku s přijetím celkem 1 069 krystalů wolframanu olovnatého. Tyto krystaly se stanou klíčovou součástí elektromagnetického kalorimetru Electron Endcap (EEEMCAL), jednoho z několika detekčních systémů ePIC.

Po uvedení do provozu bude urychlovač srážet elektrony s ionty, což vědcům pomůže zkoumat základní stavební kameny viditelné hmoty. Kalorimetr bude primárně měřit elektrony rozptýlené paprskem a musí být velmi kompaktní, přesný, rychlý a odolný vůči radiaci. Krystaly wolframanu olovnatého byly vybrány jako nejvhodnější technologie splňující tyto požadavky. Dokončený kalorimetr bude vyžadovat přibližně 3 000 speciálně pěstovaných krystalů, jejichž výroba potrvá několik let. Z tohoto důvodu americké ministerstvo energetiky (DOE) klasifikovalo jejich pořízení jako položku s dlouhou dobou realizace.

Ministerstvo energetiky schválilo nákupy s dlouhou dobou realizace v dubnu 2024. První objednávka směřovala k americké pobočce české firmy Crytur, která se zabývá výrobou syntetických krystalů. Měsíčně bylo dodáno přibližně 100 až 120 krystalů, přičemž první fáze skončila v únoru přijetím 1 069 krystalů. Každý krystal byl pečlivě změřen a testován, aby se zajistilo splnění přísných požadavků detektoru. Dosud nebyl žádný z krystalů zamítnut pro nesplnění kvalitativních cílů.

Projekt nyní pokročí s druhou objednávkou krystalů, zatímco vědci provádějí rozsáhlejší testování první dodávky. Výzkumníci budou také pokračovat v práci na mechanickém designu detektoru, přičemž následovat bude výroba jeho rámu. Po dokončení by ePIC mohl fyzikům poskytnout nový pohled na částice a síly, které utvářejí běžnou hmotu. EIC bude zkoumat, jak jsou kvarky a gluony uspořádány uvnitř protonů a dalších částic, a umožní studovat struktury pionů a kaonů a provádět vysoce přesné studie spinu protonu. Urychlovač využije hlavní komponenty Relativistického těžkého iontového urychlovače (RHIC) z Brookhavenu, který nedávno dokončil svůj poslední experimentální provoz. To vše přinese hlubší a přesnější pohled do nitra protonu, čímž se posuneme na kvalitativně novou úroveň studia struktury protonu.