MESA Mainzis: edasiminek järgmisel suurel füüsikaseiklusel!

MESA Mainzis: edasiminek järgmisel suurel füüsikaseiklusel!

Mainzi Johannes Gutenbergi ülikooli (JGU) energiataastusega osakeste kiirendi MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) ehitamine on kujunemas. 10. aprillil 2025 tarniti üle 3 tonni kaaluv vaakumkamber, mis on käimasolevate uurimisprojektide jaoks ülioluline. See tarnimine järgneb 2024. aasta novembris 21-tonnise ülijuhtiva magneti paigaldamisele, mis näitab veelgi projekti edenemist. MESA ei kuulu mitte ainult Mainzi tippklastrisse PRISMA+, vaid avab ka uusi võimalusi füüsika alusuuringutes.

MESA keskseks eesmärgiks on kaks peamist eksperimenti, MAGIX ja P2, mille eesmärk on aidata kaasa nn uue füüsika uurimisele. P2 katse fookuses on nõrga segunemisnurga täpne mõõtmine, et selgitada lahtisi küsimusi elementaarosakeste füüsikas. Uue vaakumkambri muljetavaldav pikkus on 7 meetrit ja läbimõõt 2,4 meetrit, mis annab 32 kuupmeetrit mahu. See tingimus on oluline, kuna kamber loob sihtelemendi jaoks vajaliku vaakumi, mis peab töötama äärmiselt madalatel temperatuuridel, umbes -257 kraadi Celsiuse järgi.

Tehnoloogilised väljakutsed ja lahendused

Selles sihtlahtris, mille maht on umbes 70 liitrit, hoitakse vedelat vesinikku. Kambri vaakum ei toimi mitte ainult isolatsioonina, vaid tagab ka elektronkiire poolt sihtelemendile tekitatud soojuse tõhusa hajutamise heeliumi jahuti abil. Vaakumkambris on tagaosas ka räni pikslidetektor, mis mõõdab elektronide impulssi. Eripäraks on süsinikkiuga tugevdatud epoksüvaigust vaakum aken, mis on kinnitatud kambri esi- ja tagaosa vahele.

Vaakumkamber ise on valmistatud ülitugevast alumiiniumisulamist, mis on kõrge kiirguskindluse tagamiseks varustatud spetsiaalsete metalltihenditega. See loodi nii, et see sobiks ülijuhtiva magnetiga, mis tähendab, et selle kuju peab olema väga ümar.

Rahastamine ja edasised sammud

Eksperimendi P2 arendustööd toetasid PRISMA+ tippklastri ja Saksa Teadusfondi (DFG) suuremahulise varustusprogrammi rahastamine. Samal ajal edendatakse rahvusvahelistes koostöödes ka sellistes projektides nagu MESA kasutatavate tehnoloogiate arendamist. Üks näide on International Linear Collider (ILC), mis tugineb ülijuhtiva kiirendi tehnoloogiale, mis pakub selliseid eeliseid nagu väikesed võimsuskadud ja osakeste kiirte kõrge kvaliteet. Neid tehnoloogiaid on alates 1990. aastatest välja töötanud sellised institutsioonid nagu DESY ja TESLA Technology Collaboration ning need pakuvad väärtuslikku tausta Mainzi praegustele arengutele.

Üldiselt on MESA silmapaistev näide kaasaegsest osakestefüüsikast, mis on viimaste aastate tehnoloogiliste edusammude esirinnas ja võimaldab ülikoolide teadusuuringuid rahvusvahelisel tasemel.