Pentru prima dată, oamenii de știință de la CERN, în colaborare cu oamenii de știință de la GSI, au reușit să măsoare o structură de rezonanță cuplată care poate provoca pierderi de particule în acceleratoare. La Super Proton Synchrotron (SPS – cea de-a doua mare maşinărie în cadrul acceleratorului CERN), fizicienii au măsurat și cuantificat în sfârșit o structură invizibilă care poate devia cursul particulelor din interiorul acesteia și poate crea probleme pentru cercetarea particulelor.
Deoarece sunt necesare patru stări pentru a reprezenta structura, cercetătorii consideră că aceasta este cu patru dimensiuni. Această structură este rezultatul unui fenomen cunoscut sub numele de rezonanță, iar capacitatea de a-l cuantifica și măsura ne aduce cu un pas mai aproape de rezolvarea unei probleme universale pentru acceleratorii de particule magnetice.
Giuliano Franchetti, fizician la GSI Germania, a spus într-o declarație: „Cu aceste rezonanțe, ceea ce se întâmplă este că particulele nu urmează exact traiectoria pe care o dorim și se pierd. Acest lucru cauzează degradarea fasciculului și îngreunează atingerea parametrilor necesari”. Rezonanța apare atunci când două sisteme interacționează și se sincronizează. Ar putea fi o rezonanță care apare între orbitele planetare în timp ce acestea interacționează gravitațional în călătoria lor în jurul unei stele, sau un diapazon.
Acceleratoarele de particule folosesc magneți puternici care generează câmpuri electromagnetice pentru a ghida și accelera fasciculele de particule până acolo unde fizicienii doresc ca acestea să ajungă. Rezonanțe pot apărea în accelerator din cauza imperfecțiunilor magneților, creând o structură magnetică care interacționează cu particulele în moduri problematice. Cu cât un sistem dinamic are mai multe grade de libertate, cu atât este mai complex să-l descriem matematic. Particulele care se deplasează printr-un accelerator de particule sunt de obicei descrise folosind doar două grade de libertate, reflectând cele două coordonate necesare pentru a defini un punct pe o grilă plană.
Folosind monitoare de poziție a fasciculului de-a lungul lui SPS, cercetătorii au măsurat poziția particulelor a aproximativ 3.000 de fascicule. Măsurând cu atenție locul în care particulele erau centrate sau deplasate într-o parte, ei au reușit să genereze o hartă a rezonanței în accelerator.
Următorul pas este dezvoltarea unei teorii care să descrie modul în care particulele individuale se comportă în prezența unei rezonanțe acceleratoare. Potrivit cercetătorilor, acest lucru le va oferi în cele din urmă o nouă modalitate de a atenua degradarea fasciculului și de a obține fasciculele de înaltă fidelitate necesare experimentelor actuale și viitoare de accelerare a particulelor. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista „Nature Physics”.
Sursa: articolul ştiinţific „Observation of fixed lines induced by a nonlinear resonance in the CERN Super Proton Synchrotron” / nature.com