MESA u Mainzu: Napredak u sljedećoj velikoj avanturi fizike!

MESA u Mainzu: Napredak u sljedećoj velikoj avanturi fizike!

Izgradnja akceleratora čestica za obnovu energije MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Sveučilištu Johannes Gutenberg u Mainzu (JGU) poprima svoj oblik. 10. travnja 2025. isporučena je vakuumska komora teška preko 3 tone, ključna za istraživačke projekte koji su u tijeku. Ova isporuka slijedi nakon instalacije supravodljivog magneta od 21 tone u studenom 2024., čime se dodatno pokazuje napredak projekta. MESA nije samo dio Mainz klastera izvrsnosti PRISMA+, već također otvara nove mogućnosti u temeljnim istraživanjima u fizici.

Središnji cilj MESA-e su dva glavna eksperimenta, MAGIX i P2, koji imaju za cilj doprinijeti istraživanju takozvane “nove fizike”. Fokus P2 eksperimenta je precizno mjerenje slabog kuta miješanja kako bi se razjasnila otvorena pitanja u fizici elementarnih čestica. Nova vakuumska komora ima impresivnu duljinu od 7 metara i promjer od 2,4 metra, što daje volumen od 32 kubična metra. Ovaj uvjet je važan jer komora stvara potreban vakuum za ciljnu stanicu, koja mora raditi na ekstremno niskim temperaturama od oko -257 stupnjeva Celzijusa.

Tehnološki izazovi i rješenja

U ovoj ciljnoj ćeliji, čiji je volumen oko 70 litara, pohranjen je tekući vodik. Vakuum u komori ne služi samo kao izolacija, već također osigurava da se toplina koju stvara snop elektrona na ciljnu ćeliju učinkovito raspršuje pomoću hladnjaka s helijem. Vakuumska komora također sadrži silikonski piksel detektor u stražnjem dijelu koji mjeri impuls elektrona. Posebnost je vakuumski prozor, izrađen od epoksidne smole ojačane karbonskim vlaknima, koji je pričvršćen između prednjeg i stražnjeg dijela komore.

Sama vakuumska komora izrađena je od aluminijske legure visoke čvrstoće koja je opremljena posebnim metalnim brtvama kako bi se osigurala visoka otpornost na zračenje. Dizajniran je da stane u supravodljivi magnet, što znači da njegov oblik mora biti vrlo okrugao.

Financiranje i daljnji koraci

Razvojni rad na eksperimentu P2 financiran je financiranjem PRISMA+ klastera izvrsnosti i opsežnog programa opreme Njemačke istraživačke zaklade (DFG). U isto vrijeme, razvoj tehnologija koje se koriste u projektima kao što je MESA također se pomiče kroz međunarodne suradnje. Jedan primjer je International Linear Collider (ILC), koji se oslanja na tehnologiju supravodljivih akceleratora, koja nudi prednosti kao što su niski gubici snage i visoka kvaliteta snopova čestica. Te su tehnologije razvile institucije kao što su DESY i TESLA Technology Collaboration od 1990-ih i pružaju vrijednu pozadinu za trenutni razvoj u Mainzu.

Sve u svemu, MESA je izvanredan primjer moderne fizike čestica koja je predvodnik tehnološkog napretka posljednjih godina i omogućuje sveučilišna istraživanja na međunarodnoj razini.