MESA w Moguncji: Postęp w kolejnej wielkiej przygodzie z fizyką!

MESA w Moguncji: Postęp w kolejnej wielkiej przygodzie z fizyką!

Budowa akceleratora cząstek do odzyskiwania energii MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Uniwersytecie Jana Gutenberga w Moguncji (JGU) nabiera kształtów. W dniu 10 kwietnia 2025 roku dostarczono komorę próżniową o wadze ponad 3 ton, co jest kluczowe dla realizowanych projektów badawczych. Dostawa ta następuje po zainstalowaniu 21-tonowego magnesu nadprzewodzącego w listopadzie 2024 r., co stanowi kolejny dowód postępu projektu. MESA jest nie tylko częścią klastra doskonałości PRISMA+ w Moguncji, ale także otwiera nowe możliwości w badaniach podstawowych z fizyki.

Głównym celem MESA są dwa główne eksperymenty, MAGIX i P2, które mają przyczynić się do badań nad tzw. „nową fizyką”. Celem eksperymentu P2 jest precyzyjny pomiar słabego kąta mieszania w celu wyjaśnienia otwartych kwestii z zakresu fizyki cząstek elementarnych. Nowa komora próżniowa ma imponującą długość 7 metrów i średnicę 2,4 metra, co daje objętość 32 metrów sześciennych. Warunek ten jest o tyle istotny, że komora wytwarza niezbędną próżnię dla ogniwa docelowego, które musi pracować w ekstremalnie niskich temperaturach rzędu -257 stopni Celsjusza.

Wyzwania i rozwiązania technologiczne

W tym ogniwie docelowym, którego objętość wynosi około 70 litrów, magazynowany jest ciekły wodór. Próżnia w komorze służy nie tylko jako izolacja, ale także zapewnia, że ​​ciepło generowane przez wiązkę elektronów skierowaną na komórkę docelową jest skutecznie rozpraszane przez chłodnicę helu. Komora próżniowa zawiera również w tylnej części krzemowy detektor pikselowy, który mierzy pęd elektronów. Cechą szczególną jest okienko próżniowe wykonane z żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem węglowym, które jest mocowane pomiędzy przednią i tylną częścią komory.

Sama komora próżniowa wykonana jest ze stopu aluminium o wysokiej wytrzymałości, który jest wyposażony w specjalne metalowe uszczelki zapewniające wysoką odporność na promieniowanie. Został zaprojektowany tak, aby pasował do magnesu nadprzewodzącego, co oznacza, że ​​jego kształt musi być bardzo okrągły.

Finansowanie i dalsze kroki

Prace rozwojowe nad eksperymentem P2 skorzystały z funduszy pochodzących z klastra doskonałości PRISMA+ oraz wielkoskalowego programu sprzętowego Niemieckiej Fundacji Badawczej (DFG). Jednocześnie rozwój technologii wykorzystywanych w projektach takich jak MESA jest również kontynuowany dzięki współpracy międzynarodowej. Jednym z przykładów jest Międzynarodowy Zderzacz Liniowy (ILC), który opiera się na technologii akceleratorów nadprzewodnikowych, która oferuje takie korzyści, jak niskie straty mocy i wysoka jakość wiązek cząstek. Technologie te są opracowywane przez instytucje takie jak DESY i TESLA Technology Collaboration od lat 90. XX wieku i stanowią cenne tło dla obecnego rozwoju Moguncji.

Ogólnie rzecz biorąc, MESA jest wybitnym przykładem współczesnej fizyki cząstek elementarnych, która w ostatnich latach przoduje w postępie technologicznym i umożliwia badania uniwersyteckie na poziomie międzynarodowym.