MESA v Mainzu: Napredek na naslednji veliki fizikalni avanturi!

MESA v Mainzu: Napredek na naslednji veliki fizikalni avanturi!

Gradnja pospeševalnika delcev za obnavljanje energije MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Univerzi Johannesa Gutenberga v Mainzu (JGU) dobiva obliko. 10. aprila 2025 je bila dostavljena vakuumska komora, težka več kot 3 tone, ki je ključnega pomena za tekoče raziskovalne projekte. Ta dobava sledi namestitvi 21-tonskega superprevodnega magneta novembra 2024, kar dodatno dokazuje napredek projekta. MESA ni le del Mainz grozda odličnosti PRISMA+, ampak odpira tudi nove možnosti v temeljnih raziskavah v fiziki.

Osrednji cilj MESA sta dva glavna eksperimenta, MAGIX in P2, ki naj bi prispevala k raziskavam tako imenovane »nove fizike«. Poudarek eksperimenta P2 je natančna meritev šibkega mešalnega kota, da bi razjasnili odprta vprašanja v fiziki osnovnih delcev. Nova vakuumska komora ima impresivno dolžino 7 metrov in premer 2,4 metra, kar daje prostornino 32 kubičnih metrov. Ta pogoj je pomemben, ker komora ustvari potreben vakuum za ciljno celico, ki mora delovati pri izjemno nizkih temperaturah okoli -257 stopinj Celzija.

Tehnološki izzivi in ​​rešitve

V tej ciljni celici je shranjen tekoči vodik, katerega prostornina je okoli 70 litrov. Vakuum v komori ne služi le kot izolacija, ampak tudi zagotavlja, da toploto, ki jo ustvari elektronski žarek na ciljno celico, učinkovito odvaja helijev hladilnik. Vakuumska komora vsebuje tudi silikonski detektor pikslov v zadnjem delu, ki meri moment elektronov. Posebnost je vakuumsko okno, izdelano iz epoksi smole, ojačane z ogljikovimi vlakni, ki je pritrjeno med sprednji in zadnji del komore.

Sama vakuumska komora je izdelana iz visoko trdne aluminijeve zlitine, ki je opremljena s posebnimi kovinskimi tesnili, ki zagotavljajo visoko odpornost na sevanje. Zasnovan je bil tako, da se prilega superprevodnemu magnetu, kar pomeni, da mora biti njegova oblika zelo okrogla.

Financiranje in nadaljnji koraki

Razvojno delo na eksperimentu P2 je bilo financirano iz grozda odličnosti PRISMA+ in obsežnega programa opreme nemške raziskovalne fundacije (DFG). Hkrati se razvoj tehnologij, ki se uporabljajo v projektih, kot je MESA, pospešuje tudi prek mednarodnega sodelovanja. En primer je mednarodni linearni trkalnik (ILC), ki temelji na tehnologiji superprevodnih pospeševalnikov, ki ponuja prednosti, kot so nizke izgube moči in visoka kakovost žarkov delcev. Te tehnologije so od devetdesetih let razvijale ustanove, kot sta DESY in TESLA Technology Collaboration, in zagotavljajo dragoceno ozadje za trenutni razvoj v Mainzu.

Na splošno je MESA izjemen primer sodobne fizike delcev, ki je v zadnjih letih v ospredju tehnološkega napredka in omogoča univerzitetno raziskovanje na mednarodni ravni.