MESA στο Mainz: Πρόοδος στην επόμενη μεγάλη περιπέτεια φυσικής!

MESA στο Mainz: Πρόοδος στην επόμενη μεγάλη περιπέτεια φυσικής!

Η κατασκευή του επιταχυντή σωματιδίων ανάκτησης ενέργειας MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) στο Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg του Mainz (JGU) παίρνει σάρκα και οστά. Στις 10 Απριλίου 2025, παραδόθηκε ένας θάλαμος κενού βάρους άνω των 3 τόνων, ο οποίος είναι κρίσιμος για τα εν εξελίξει ερευνητικά έργα. Αυτή η παράδοση ακολουθεί την εγκατάσταση ενός υπεραγώγιμου μαγνήτη 21 τόνων τον Νοέμβριο του 2024, καταδεικνύοντας περαιτέρω την πρόοδο του έργου. Το MESA δεν είναι μόνο μέρος του Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, αλλά ανοίγει επίσης νέες δυνατότητες στη βασική έρευνα στη φυσική.

Κεντρικός στόχος του MESA είναι τα δύο βασικά πειράματα, το MAGIX και το P2, τα οποία έχουν σκοπό να συμβάλουν στην έρευνα της λεγόμενης «νέας φυσικής». Το επίκεντρο του πειράματος P2 είναι η ακριβής μέτρηση της ασθενής γωνίας ανάμειξης προκειμένου να διευκρινιστούν ανοιχτά ερωτήματα στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων. Ο νέος θάλαμος κενού έχει εντυπωσιακό μήκος 7 μέτρα και διάμετρο 2,4 μέτρα, δίνοντας όγκο 32 κυβικά μέτρα. Αυτή η συνθήκη είναι σημαντική γιατί ο θάλαμος δημιουργεί το απαραίτητο κενό για την κυψέλη στόχο, η οποία πρέπει να λειτουργεί σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες γύρω στους -257 βαθμούς Κελσίου.

Τεχνολογικές προκλήσεις και λύσεις

Σε αυτό το κύτταρο στόχο αποθηκεύεται υγρό υδρογόνο, ο όγκος του οποίου είναι περίπου 70 λίτρα. Το κενό του θαλάμου όχι μόνο χρησιμεύει ως μόνωση, αλλά διασφαλίζει επίσης ότι η θερμότητα που παράγεται από τη δέσμη ηλεκτρονίων στην κυψέλη στόχο διαχέεται αποτελεσματικά από έναν ψύκτη ηλίου. Ο θάλαμος κενού περιέχει επίσης έναν ανιχνευτή pixel πυριτίου στο πίσω μέρος που μετρά την ορμή των ηλεκτρονίων. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι το παράθυρο κενού, κατασκευασμένο από εποξειδική ρητίνη ενισχυμένη με ανθρακονήματα, το οποίο στερεώνεται μεταξύ του μπροστινού και του πίσω μέρους του θαλάμου.

Ο ίδιος ο θάλαμος κενού είναι κατασκευασμένος από κράμα αλουμινίου υψηλής αντοχής, το οποίο είναι εξοπλισμένο με ειδικά μεταλλικά στεγανοποιητικά για να εξασφαλίζει υψηλή αντοχή στην ακτινοβολία. Σχεδιάστηκε για να ταιριάζει στον υπεραγώγιμο μαγνήτη, πράγμα που σημαίνει ότι το σχήμα του πρέπει να είναι πολύ στρογγυλό.

Χρηματοδότηση και περαιτέρω βήματα

Οι εργασίες ανάπτυξης για το πείραμα P2 επωφελήθηκαν από τη χρηματοδότηση από το PRISMA+ Cluster of Excellence και το πρόγραμμα εξοπλισμού μεγάλης κλίμακας του Γερμανικού Ιδρύματος Ερευνών (DFG). Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται σε έργα όπως το MESA προωθείται επίσης μέσω διεθνών συνεργασιών. Ένα παράδειγμα είναι ο Διεθνής Γραμμικός Επιταχυντής (ILC), ο οποίος βασίζεται στην τεχνολογία υπεραγώγιμου επιταχυντή, ο οποίος προσφέρει πλεονεκτήματα όπως χαμηλές απώλειες ισχύος και υψηλή ποιότητα των δεσμών σωματιδίων. Αυτές οι τεχνολογίες έχουν αναπτυχθεί από ιδρύματα όπως το DESY και η TESLA Technology Collaboration από τη δεκαετία του 1990 και παρέχουν ένα πολύτιμο υπόβαθρο για τις τρέχουσες εξελίξεις στο Mainz.

Συνολικά, το MESA είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα σύγχρονης σωματιδιακής φυσικής που βρίσκεται στην πρώτη γραμμή των τεχνολογικών προόδων τα τελευταία χρόνια και επιτρέπει την πανεπιστημιακή έρευνα σε διεθνές επίπεδο.