MESA v Mohuči: Pokročte v dalším velkém fyzikálním dobrodružství!

MESA v Mohuči: Pokročte v dalším velkém fyzikálním dobrodružství!

Stavba energeticky obnovitelného urychlovače částic MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Univerzitě Johannese Gutenberga Mainz (JGU) se rýsuje. Dne 10. dubna 2025 byla dodána vakuová komora o hmotnosti přes 3 tuny, která je klíčová pro probíhající výzkumné projekty. Tato dodávka následuje po instalaci 21tunového supravodivého magnetu v listopadu 2024, což dále demonstruje pokrok projektu. MESA je nejen součástí Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, ale také otevírá nové možnosti v základním výzkumu ve fyzice.

Ústředním cílem MESA jsou dva hlavní experimenty MAGIX a P2, které mají přispět k výzkumu tzv. „nové fyziky“. Těžištěm experimentu P2 je přesné měření slabého směšovacího úhlu za účelem objasnění otevřených otázek fyziky elementárních částic. Nová vakuová komora má impozantní délku 7 metrů a průměr 2,4 metru, což dává objem 32 metrů krychlových. Tato podmínka je důležitá, protože komora vytváří potřebné vakuum pro cílovou buňku, která musí pracovat při extrémně nízkých teplotách kolem -257 stupňů Celsia.

Technologické výzvy a řešení

V tomto cílovém článku, jehož objem se pohybuje kolem 70 litrů, je uložen kapalný vodík. Vakuum v komoře slouží nejen jako izolace, ale také zajišťuje, že teplo generované elektronovým paprskem na cílový článek je účinně odváděno heliovým chladičem. Vakuová komora dále obsahuje v zadní části křemíkový pixelový detektor, který měří hybnost elektronů. Zvláštností je vakuové okénko, vyrobené z epoxidové pryskyřice vyztužené uhlíkovými vlákny, které je uchyceno mezi přední a zadní částí komory.

Samotná vakuová komora je vyrobena z vysoce pevné hliníkové slitiny, která je opatřena speciálním kovovým těsněním pro zajištění vysoké radiační odolnosti. Byl navržen tak, aby se vešel do supravodivého magnetu, což znamená, že jeho tvar musí být velmi kulatý.

Financování a další kroky

Vývojové práce na experimentu P2 těžily z finančních prostředků PRISMA+ Cluster of Excellence a rozsáhlého programu zařízení Německé výzkumné nadace (DFG). Vývoj technologií používaných v projektech, jako je MESA, je zároveň podporován mezinárodní spoluprací. Jedním z příkladů je International Linear Collider (ILC), který spoléhá na technologii supravodivého urychlovače, která nabízí výhody, jako jsou nízké ztráty energie a vysoká kvalita svazků částic. Tyto technologie byly vyvíjeny institucemi jako DESY a TESLA Technology Collaboration od 90. let 20. století a poskytují cenné zázemí pro současný vývoj v Mohuči.

Celkově je MESA vynikajícím příkladem moderní fyziky částic, která je v popředí technologického pokroku posledních let a umožňuje univerzitní výzkum na mezinárodní úrovni.