In un acceleratore di particelle: i ricercatori catturano un misterioso “fantasma 4D”

Presso il superprotone sincrotrone (SPS) del Consiglio europeo per la ricerca nucleare (CERN), gli scienziati hanno misurato una preoccupante struttura di risonanza 4D. Questa struttura nello spazio delle fasi influenza le traiettorie delle particelle e rappresenta una sfida nella ricerca sulle particelle. Giuliano Franchitti e il suo team del GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research di Darmstadt hanno misurato questo fenomeno e hanno rivelato non solo la complessità di questa “mente quadridimensionale”, ma anche le sue complessità. Effetti Acceleratore di particelle.

Risonanza in un acceleratore di particelle

I ricercatori hanno monitorato 3.000 raggi utilizzando monitor di posizione del raggio per mappare la risonanza e migliorare la comprensione del comportamento delle particelle. “Quello che succede con questi echi è che le particelle non prendono esattamente il percorso che vogliamo e poi volano via e si perdono”, ha spiegato Fraschetti in un comunicato stampa del CERN. “Ciò porta al degrado del fascio e rende difficile il raggiungimento dei parametri del fascio desiderati”.

immaginalo eco Come un'altalena: se la colpisci al momento giusto, l'altalena si muove verso l'alto. Nel mondo degli acceleratori di particelle, qualcosa di simile accade con le piccole particelle. Quando determinate condizioni – come le forze generate dai magneti – corrispondono esattamente alla “vibrazione” delle particelle, queste ne aumentano il movimento. Tuttavia, questa sincronizzazione può causare problemi perché può deviare le molecole dal percorso previsto. In questo contesto i ricercatori parlano di risonanza quando le vibrazioni all'interno dell'acceleratore sono calibrate in modo tale che le particelle vengono inavvertitamente amplificate o dirette in una direzione indesiderata.

Negli acceleratori, la risonanza porta al disallineamento e al degrado del fascio a causa di difetti del campo magnetico. In precedenza, per modellare il movimento delle particelle venivano utilizzati due gradi di libertà, ma la nuova risonanza richiede quattro gradi. Il team di Franchitti sta facendo importanti progressi nella fisica degli acceleratori e richiede un ripensamento dei modelli di dinamica delle particelle multidimensionali.

La pratica conferma la teoria

Attraverso misurazioni dettagliate e simulazioni al computer, il team ha acquisito nuove conoscenze sugli effetti della risonanza e sui loro effetti sulle particelle. La ricerca presenta metodi per ridurre il degrado del fascio e aumentare le prestazioni degli acceleratori. Comprendendo la mente quadridimensionale, sviluppano controteorie che consentono esperimenti più precisi.

“La particolarità dei nostri ultimi risultati è che mostrano come si comportano le singole particelle in doppia risonanza”, spiega il fisico del CERN Hannes Bartosek. Oltre a Franchitti, era anche il più giovane Editoria Dei risultati in fisica naturale. “Possiamo dimostrare che i risultati sperimentali sono coerenti con quanto previsto sulla base della teoria e delle simulazioni.”

Il lavoro evidenzia la complessità del moto delle particelle e la necessità di considerare tutti i gradi di libertà. Questo progetto dimostra l’importanza della ricerca collaborativa e della tecnologia avanzata per decifrare il mondo quantistico. Mappando la struttura della risonanza 4D, i ricercatori del CERNS stanno compiendo un passo cruciale verso la risoluzione dei problemi negli acceleratori di particelle.

Fonti: “Osservazione di linee statiche indotte da risonanze non lineari al Super Proton Sincrotrone del CERN” (Nature Physics, 2024); CERN

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