Η Κίνα εντείνει τις προσπάθειες της για την κατανόηση των πιο μυστηριωδών πτυχών του Σύμπαντος, επενδύοντας στη δημιουργία ενός υπερσύγχρονου εργαστηρίου αφιερωμένου στη μελέτη των σωματιδίων eta mesons (η-μεσόνια), με απώτερο στόχο να ρίξει φως στη φύση της Σκοτεινής Ύλης. Το φιλόδοξο εγχείρημα, που συνδυάζει προηγμένες τεχνολογίες και εντατική επιστημονική έρευνα, υπόσχεται να φέρει την κινεζική επιστημονική κοινότητα στο προσκήνιο της σωματιδιακής φυσικής παγκοσμίως.
Η εγκατάσταση θα ανεγερθεί στην επαρχία Guangdong, στο πλαίσιο του High-Intensity Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF), υπό την επίβλεψη του Institute of Modern Physics της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Στην καρδιά του project βρίσκεται το Huizhou eta super meson factory, μια υποδομή σχεδιασμένη να παράγει περισσότερα από 10 τρισεκατομμύρια ουδέτερα σωματίδια κάθε χρόνο. Πρόκειται για ένα από τα πιο φιλόδοξα πειράματα αυτού του είδους, με δυνατότητα παραγωγής άνω των 100 εκατομμυρίων η-μεσονίων το δευτερόλεπτο.
Το επιστημονικό ενδιαφέρον για τα συγκεκριμένα σωματίδια δεν είναι τυχαίο. Παρά την ελάχιστη διάρκεια ζωής και τη δυσκολία ανίχνευσής τους, οι φυσικοί θεωρούν ότι οι σπάνιες αποσυνθέσεις των η-μεσονίων, ιδιαίτερα αυτές που παράγουν ζεύγη ηλεκτρονίων και φωτονίων, μπορεί να κρύβουν ενδείξεις για άγνωστα μέχρι σήμερα σωματίδια. Αυτά τα υποθετικά σωματίδια θα μπορούσαν να λειτουργούν ως «γέφυρα» ανάμεσα στην κανονική ύλη και στη Σκοτεινή Ύλη, μια θεωρητική οντότητα που, αν και αόρατη, φαίνεται να συνιστά τη συντριπτική πλειονότητα της μάζας στο Σύμπαν.
Σε αυτή τη βάση, γίνεται λόγος για σωματίδια-πύλες, όπως τα «σκοτεινά φωτόνια» ή τα σωματίδια της Σκοτεινής Ενέργειας, τα οποία εικάζεται ότι διασυνδέουν τα δύο διαφορετικά «στρώματα» της ύπαρξης: την ύλη που μπορούμε να ανιχνεύσουμε και εκείνη που παραμένει αόρατη αλλά έχει βαρυτική επίδραση.
Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα της κινεζικής πρωτοβουλίας είναι ο τεράστιος όγκος δεδομένων που θα συλλεχθούν. Χάρη στον εξαιρετικά υψηλό ρυθμό παραγωγής των σ-μεσονίων, οι ερευνητές θα έχουν τη δυνατότητα να εντοπίζουν φαινόμενα που, σε άλλες συνθήκες, θα περνούσαν απαρατήρητα. Όπως εξήγησε η Rong Wang, υπεύθυνη για τις προσομοιώσεις του project, τα πρώτα θεωρητικά μοντέλα αποκαλύπτουν εντυπωσιακές προοπτικές για ανακαλύψεις πέρα από το σημερινό επιστημονικό ορίζοντα.
Οι φιλοδοξίες του project, ωστόσο, δεν περιορίζονται στην αναζήτηση της Σκοτεινής Ύλης. Οι επιστήμονες στοχεύουν επίσης να κατανοήσουν γιατί το Σύμπαν φαίνεται να περιέχει περισσότερη ύλη από αντιύλη, εστιάζοντας σε ενδεχόμενες νέες μορφές παραβίασης της συμμετρίας φόρτισης-παραμόρφωσης (CP violation). Παράλληλα, η ακρίβεια των πειραμάτων που θα πραγματοποιηθούν μπορεί να προσφέρει πιο λεπτομερείς δοκιμές της ισχυρής πυρηνικής δύναμης και να φωτίσει γνωστά ανεξήγητα φαινόμενα, όπως το ανώμαλο μαγνητικό ροπής του μυονίου.
Για την επίτευξη αυτών των στόχων, το εργαστήριο θα εξοπλιστεί με έναν προηγμένο ανιχνευτή, τον Huizhou Hadron Spectrometer (HHaS). Το σύστημα αυτό θα περιλαμβάνει μερικές από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες στον τομέα της ανίχνευσης σωματιδίων: έναν απεικονιστή πυριτίου υψηλής ανάλυσης για την καταγραφή φορτισμένων σωματιδίων, ένα σύστημα μέτρησης χρόνου πτήσης, έναν ηλεκτρομαγνητικό θερμιδομετρητή και έναν ισχυρό υπεραγώγιμο μαγνήτη.
Οι αισθητήρες του HHaS υπόσχονται εντυπωσιακή απόδοση, με χωρική ανάλυση που φτάνει τα 100 μικρόμετρα, ενώ το σύστημα θα μπορεί να αναλύει περισσότερες από 100 εκατομμύρια συγκρούσεις ανά δευτερόλεπτο. Οι μηχανικοί στοχεύουν σε ακρίβεια χρόνου μεταξύ 1 και 5 νανοδευτερολέπτων, με ακόμα μικρότερα pixel, από 40 έως 80 μικρόμετρα — μέγεθος μικρότερο από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας.
Τα πρώτα αποτελέσματα από τις προσομοιώσεις είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ένας μόνο μήνας λειτουργίας θα μπορούσε να υπερβεί τα επίπεδα ευαισθησίας που έχουν επιτύχει έως τώρα τα μεγαλύτερα ερευνητικά κέντρα παγκοσμίως. Και οι φιλοδοξίες δεν σταματούν εκεί. Στο πλάνο περιλαμβάνεται και η μελλοντική αναβάθμιση των συστημάτων επιτάχυνσης, ώστε να μπορούν να παραχθούν ακόμα βαρύτερα σωματίδια και να προχωρήσει περαιτέρω η εξερεύνηση του μικρόκοσμου.
[via]
