Την Τρίτη, οι Εθνικές Ακαδημίες Επιστημών, Μηχανικών και Ιατρικής κυκλοφόρησαν μια έκθεση που δίνει πλήρη υποστήριξη για ένα νέο έργο επιταχυντή σωματιδίων που ονομάζεται Ηλεκτρονικός Ion Collider (EIC). Το σημάδι είναι ένα σημαντικό βήμα για να φτάσουμε το έργο από το έδαφος και να πάρουμε τη φυσική των σωματιδίων στο επόμενο επίπεδο.
Σε αντίθεση με τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στην Ευρώπη, ο οποίος καταστρέφει τα πρωτόνια σε πρωτόνια με ταχύτητα σχεδόν του φωτός, το νέο μηχάνημα θα εκτοξεύσει δέσμες ηλεκτρόνων υψηλής ενέργειας σε πρωτόνια ή βαρύτερα ιόντα, αναφέρει ο Adrian Cho στο Science . Αυτές οι συγκρούσεις, ο πυρηνικός φυσικός Notre Dame, Ani Aprahamian, συν-πρόεδρος της έκθεσης, εξηγεί στο Cho, παράγει καθαρότερα και ευκολότερα ερμηνευτικά αποτελέσματα σε σύγκριση με τον LHC και είναι καλύτερο να διερευνήσει πόσο τα κουάρκ και gluons μέσα στα πρωτόνια και τους ατομικούς πυρήνες είναι διατεταγμένα.
Αποδεικνύεται ότι, ενώ έχουμε κάνει μια πολύ καλή δουλειά στην ταυτοποίηση νέων στοιχειωδών σωματιδίων ή στα κομμάτια που συνθέτουν πρωτόνια, νετρόνια και άτομα, έχουμε ακόμα δυσκολία να υπολογίσουμε πώς όλοι ταιριάζουν μαζί. Εξακολουθούμε ακόμα να μην γνωρίζουμε ακριβώς τι ακριβώς ένα πρωτόνιο - ή ένας πυρήνας - πραγματικά μοιάζει.
Ο φυσικός Richard MILNER της MIT λέει στην Jennifer Chu στο MIT News ότι ο νέος επιταχυντής θα μπορούσε να απαντήσει σε τρία βασικά ερωτήματα: Το πρώτο είναι να καταλάβει κανείς από πού προέρχεται η μάζα ενός πρωτονίου, καθώς μπορεί να είναι έως και 100 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα τα κομμάτια που περιέχει. (Το βάρος των τριών κουάρκ που συνδέονται μεταξύ τους από την ισχυρή πυρηνική δύναμη που παράγεται από τους γλουτόνες αντιπροσωπεύει μόλις το 5% της μάζας ενός πρωτονίου.) Δεύτερον, οι ερευνητές ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα την έννοια της γωνιακής ορμής ή της «περιστροφής». βοηθούν να αποκαλυφθεί πώς λειτουργούν οι γκλουόνες, τα σωματίδια που συγκρατούν τα άλλα σωματίδια μαζί. "Τα γλουόνια στην ύλη είναι λίγο σαν τη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν: αβίαστα αλλά παίζουν σημαντικό ρόλο", λέει ο Milner. "Ένας συγκεντρωτής ιόντων ηλεκτρονίων θα μπορούσε να αποκαλύψει νέες καταστάσεις που προκύπτουν από τη στενή συσκευασία πολλών gluons μέσα σε νουκλεόνες και πυρήνες".
Δύο εθνικά εργαστήρια ανταγωνίζονται ήδη να φιλοξενήσουν τον επιταχυντή, αν και πιθανότατα θα είναι αρκετά χρόνια πριν το Υπουργείο Ενέργειας εγκαινιάσει επίσημα το έργο. Αναμένεται ότι το έργο θα αναβαθμίσει τον υπάρχοντα ιξώδη στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στο Long Island ή τη δέσμη ηλεκτρονίων στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Thomas Jefferson στο Newport News της Βιρτζίνια. Σύμφωνα με τον Edwin Cartlidge στη Φύση, μια έκθεση της συμβουλευτικής επιτροπής για την πυρηνική επιστήμη πριν από τρία χρόνια πρότεινε ότι το έργο θα κοστίσει τουλάχιστον 1 δισεκατομμύριο δολάρια.
Το χρονοδιάγραμμα για το έργο είναι υπό αμφισβήτηση. Το Υπουργείο Ενέργειας, το οποίο θα κατασκευάσει την εγκατάσταση, βρίσκεται επί του παρόντος στη μέση της χρηματοδότησης μιας εγκατάστασης 730 εκατομμυρίων δολαρίων για σπάνιες δοκοί ισοτόπων στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και πιθανότατα δεν έχει την ικανότητα να διαχειρίζεται άλλο έργο μεγάλης κλίμακας μέχρι να ολοκληρωθεί το 2020.
Η Cartlidge επισημαίνει επίσης ότι τα σχέδια στην Κίνα και στο CERN στην Ευρώπη αντιμετωπίζονται επί του παρόντος και για τους ιχνηλάτες ηλεκτρονίων ιόντων και ότι οι τρεις ομάδες ίσως χρειαστεί να εξετάσουν το ενδεχόμενο να συνεργαστούν ώστε να τερματίσουν το έργο εγκαίρως. Και τότε υπάρχουν οι ιστορίες των Ηνωμένων Πολιτειών γεμάτες ιστορία με επιταχυντές σωματιδίων. Το 1993, το Κογκρέσο ακύρωσε το Superconducting Super Collider, έναν τεράστιο επιταχυντή σωματιδίων που θα είχε οδηγήσει την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs και άλλων σωματιδίων δεκαετίες πριν ανακαλυφθεί στο LHC το 2012. Δηλαδή, η πολιτική θα μπορούσε να παρεμποδίσει το EIC.
Η Cho αναφέρει ότι αυτό δεν θα ήταν το πρώτο EIC που θα κατασκευαστεί. Μια έκδοση του έργου που ονομάζεται Επιταχυντής δακτύλων Hadron-Electron (HERA) διεξήχθη στη Γερμανία μεταξύ 1992 και 2007 και οδήγησε στην ανακάλυψη του gluon. Η αμερικανική εκδοχή του επιταχυντή θα τρέξει σε χαμηλότερες ενέργειες, αλλά θα έχει από 100 έως 1000 τον αριθμό των συγκρούσεων, παράγοντας εκθετικά περισσότερα δεδομένα.
Το 2015, όταν η σημαντική συμβουλευτική επιτροπή πυρηνικών επιστημών ενέκρινε δημοσίως την κατασκευή του EIC, ο Donald Geesaman, πυρηνικός φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne στο Illinois και ο πρόεδρος της NSAC, μίλησε για την επιστημονική ανάγκη δημιουργίας του EIC, δηλώνοντας, "Μέχρι να έχουμε το EIC, υπάρχουν τεράστιες περιοχές πυρηνικής φυσικής που δεν πρόκειται να σημειώσουμε πρόοδο".
