MESA v Mainzi: Pokročte v ďalšom veľkom fyzickom dobrodružstve!

MESA v Mainzi: Pokročte v ďalšom veľkom fyzickom dobrodružstve!

Konštrukcia energetického urýchľovača častíc MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Univerzite Johannesa Gutenberga Mainz (JGU) naberá na obrátkach. 10. apríla 2025 bola dodaná vákuová komora s hmotnosťou cez 3 tony, ktorá je kľúčová pre prebiehajúce výskumné projekty. Táto dodávka nasleduje po inštalácii 21-tonového supravodivého magnetu v novembri 2024, čo ďalej demonštruje pokrok projektu. MESA nie je len súčasťou Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, ale otvára aj nové možnosti v základnom výskume vo fyzike.

Ústredným cieľom MESA sú dva hlavné experimenty MAGIX a P2, ktoré majú prispieť k výskumu takzvanej „novej fyziky“. Experiment P2 sa zameriava na presné meranie slabého uhla miešania s cieľom objasniť otvorené otázky fyziky elementárnych častíc. Nová vákuová komora má pôsobivú dĺžku 7 metrov a priemer 2,4 metra, čo dáva objem 32 metrov kubických. Táto podmienka je dôležitá, pretože komora vytvára potrebné vákuum pre cieľovú bunku, ktorá musí pracovať pri extrémne nízkych teplotách okolo -257 stupňov Celzia.

Technologické výzvy a riešenia

Kvapalný vodík je uložený v tomto cieľovom článku, ktorého objem sa pohybuje okolo 70 litrov. Vákuum v komore slúži nielen ako izolácia, ale tiež zaisťuje, že teplo generované elektrónovým lúčom na cieľový článok je efektívne odvádzané héliovým chladičom. Vákuová komora obsahuje v zadnej časti aj kremíkový pixelový detektor, ktorý meria hybnosť elektrónov. Zvláštnosťou je vákuové okienko, vyrobené z epoxidovej živice vystuženej uhlíkovými vláknami, ktoré je pripevnené medzi prednú a zadnú časť komory.

Samotná vákuová komora je vyrobená z vysoko pevnej hliníkovej zliatiny, ktorá je vybavená špeciálnymi kovovými tesneniami pre zaistenie vysokej odolnosti voči žiareniu. Bol navrhnutý tak, aby zapadol do supravodivého magnetu, čo znamená, že jeho tvar musí byť veľmi okrúhly.

Financovanie a ďalšie kroky

Vývojové práce na experimente P2 profitovali z financovania z klastra výnimočnosti PRISMA+ az rozsiahleho programu zariadení Nemeckej výskumnej nadácie (DFG). Zároveň sa prostredníctvom medzinárodnej spolupráce posúva vpred aj vývoj technológií používaných v projektoch ako MESA. Jedným z príkladov je medzinárodný lineárny urýchľovač (ILC), ktorý sa spolieha na technológiu supravodivého urýchľovača, ktorá ponúka výhody, ako sú nízke straty energie a vysoká kvalita lúčov častíc. Tieto technológie boli vyvinuté inštitúciami ako DESY a TESLA Technology Collaboration od 90. rokov 20. storočia a poskytujú cenné pozadie pre súčasný vývoj v Mainzi.

Celkovo je MESA vynikajúcim príkladom modernej časticovej fyziky, ktorá je v popredí technologického pokroku v posledných rokoch a umožňuje univerzitný výskum na medzinárodnej úrovni.