آزمایشگاه بروکهاون اهداف فیزیک ذرات را هدف قرار داده است

نیوزویز – در حالی که جامعه فیزیک ذرات برنامه استراتژیک خود برای 10 سال آینده و چشم‌انداز کلی برای 20 سال آینده را منتشر می‌کند، دانشمندان آزمایشگاه ملی بروکهاون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) شروع به برنامه‌ریزی برای نحوه قرارگیری آزمایشگاه برای کمک به تعدادی از آنها کرده‌اند. از اهداف علمی طرح، آزمایش‌های جدید، امکانات تحقیقاتی پیشنهادی و پروژه‌های در حال انجام است.

این دیدگاه آینده‌نگر از فیزیک ذرات به‌عنوان یک کل در طرح‌ریزی شده است گزارش پانل اولویت بندی پروژه فیزیک ذرات (P5) 2023 در 7 دسامبر 2023 توسط هیئت مشاوره فیزیک انرژی بالا (HEPAP) – گروهی که به DOE و بنیاد ملی علوم (NSF) در مورد فیزیک تجربی و پرانرژی مشاوره می دهد – در 7 دسامبر 2023. این پانل سه موضوع علمی را شناسایی کرد که هر کدام دارای دو علم بودند. عامل:

دیمیتری دنیسوف، معاون مدیر آزمایشگاه فیزیک انرژی بالا، طی ارائه‌ای در بروکهاون برای انتشار این گزارش در 15 دسامبر گفت: «آزمایشگاه بروکهاون در تمام این شش محرک علمی دخیل است.

دنیسوف گفت که در گزارش P5 پشتیبانی قوی از برنامه فیزیک پرانرژی بروکهاون در حال انجام و تخصص در سایر زمینه‌هایی که آزمایشگاه در حال حاضر فعالانه در آن مشارکت دارد، از جمله تئوری، آشکارسازها و تحقیق و توسعه شتاب‌دهنده‌ها، وجود دارد. این پروژه‌ها توصیه‌های گزارش 2023 را پوشش می‌دهند، که همچنین بر ادامه اجرای توصیه‌های P5 قبل از آن تاکید می‌کند. تحویل در سال 2014.

دنیسوف گفت: «آزمایشگاه بروکهاون عمیقاً در بسیاری از فعالیت‌هایی که برای پیشرفت در گزارش توصیه می‌شود درگیر است و پتانسیل عالی برای رهبری و مشارکت در برنامه‌ها و آزمایش‌های جدیدی دارد که P5 از آن‌ها پشتیبانی می‌کند». این ما را در موقعیت بسیار قوی قرار می دهد.»

جان هیل، معاون مدیر علوم و فناوری Brookhaven، که سخنرانی را افتتاح کرد، از کارکنان آزمایشگاه برای مشارکت در فرآیند هیجان انگیز P5 تشکر کرد.

هیل گفت: «این واقعاً مهم و واقعاً خوب است که می بینیم اینقدر درگیر این فرآیند هستیم.

چشم انداز P5 آزمایشگاه Brookhaven

آزمایشگاه Brookhaven آزمایشگاه اصلی برای همکاری ATLAS ایالات متحده است که به کارکرد آشکارساز ذرات ATLAS در برخورد دهنده هادرون بزرگ (LHC) سرن کمک می کند. Brookhaven همچنین میزبان یک مرکز محاسباتی است که به عنوان یک مرکز مرکزی برای انتشار داده های تجربی ATLAS به دانشمندان در سراسر کشور و سراسر جهان عمل می کند. دانشمندان ATLAS و Brookhaven به یک نقطه عطف در این زمینه کمک کردند – کشف بوزون هیگز در سال 2012

آخرین گزارش P5 بر تعهد به بازگشایی اسرار بوزون هیگز – بخشی اساسی از مدل استاندارد فیزیک ذرات – تا حدی با پشتیبانی از بهبودهای درخشندگی بالا در LHC تاکید می کند. آزمایشگاه Brookhaven کمک می کند ساخت و تست آهنربا و نیازهای کامپیوتر و نرم افزار را برای ارتقاء توسعه می دهد.

دنیسوف خاطرنشان کرد: آزمایشگاه بروکهاون همچنین قصد دارد در یک تلاش بین المللی برای مطالعه امکان سنجی و طراحی یک “کارخانه هیگز” پیشنهادی مستقر در اروپا یا ژاپن برای پیشبرد تحقیقات روی ذره هیگز مشارکت کند. پانل P5 تاکید کرد که این میدان در مقیاس جهانی عمل می کند و نیاز به همکاری بین المللی در این تلاش دارد.

کارستن هگر، نایب رئیس گروه P5 و استاد یوجین هیگینز و رئیس گروه فیزیک دانشگاه ییل، خاطرنشان کرد که این گزارش در مورد تحقیق و توسعه شتاب دهنده، از جمله برای برخورد دهنده میون مستقر در ایالات متحده که می تواند مفید باشد، تهاجمی است. موتورهای علمی متعدد

هیگر گفت: «تحقیق و توسعه شتاب‌دهنده برای آماده‌سازی ما برای آینده مهم است، شناسایی مسیرهای ممکن به سمت مرکز انرژی جرمی پارتون 10 ترا الکترون ولت و مسیری که باید با کارخانه هیگز فراساحلی در پیش بگیریم». این موضوع همچنین در بروکهاون، جایی که تخصص شتاب دهنده وجود دارد، جالب است و با ساخت برخورددهنده یون الکترون، ما از هم افزایی احتمالی بین تحقیق و توسعه شتاب دهنده و ذرات و فیزیک هسته ای آگاه بودیم.

یکی دیگر از اولویت های P5، مطالعه دقیق نوترینوها – ذرات کوچک و گریزان است. آزمایشگاه Brookhaven یک شریک کلیدی است آزمایش نوترینو در اعماق زیرزمینی (DUNE) مستقر در Fermilab. این آزمایش پرتوهای شدیدی از نوترینوها را از 800 مایلی پوسته زمین می فرستد و از آشکارسازها و نرم افزارهای پیشرفته برای گرفتن سیگنال هایی استفاده می کند که می تواند ویژگی های نوترینوها را روشن کند. مری بیشای، فیزیکدان بروکهاون، به عنوان همخوان DUNE خدمت می کند، و دانشمندان بروکهاون طراحی سومین مدول آشکارساز زیرزمینی را به عنوان بخشی از فاز دوم DUNE که دوباره تصور می شود، رهبری می کنند.

بیشای گفت: “گزارش P5 تایید قوی DUNE است، هم برای فاز یک و هم برای فاز دو.” این امر به مشارکت ایالات متحده در DUNE یک پایه محکم برای شروع تحقق تلاش بین المللی برای آشکارساز سوم و مجموعه ارتقا یافته آشکارسازهای نزدیک می دهد.

در مورد مرز کیهانی، گزارش P5 به چندین مطالعه با هدف روشن کردن ماده تاریک و تکامل کیهان اولیه اشاره می کند. یکی از آنها بررسی میراث فضا و زمان (LSST) است که از تلسکوپ حاوی بزرگترین دوربین دیجیتال جهان برای رصدخانه Vera C. Rubin در شیلی برای ارائه یک بررسی بی‌نظیر نجومی گسترده‌تر از کیهان ما – از نظر حجم وسیع‌تر و عمیق‌تر از مجموع همه بررسی‌های قبلی. آزمایشگاه بروکهاون ساختار آب از فیلم دیجیتال 3.2 گیگاپیکسلی دوربین – بزرگترین مجموعه ای از دستگاه های قابل شارژ که تا کنون ساخته شده است.

Brookhaven همچنین آزمایشگاه اصلی برای همکاران ایالات متحده در روند جاری است بل دوم آزمایش بر اساس شتاب دهنده ذرات ژاپنی SuperKEKB. این آزمایش از جمله پروژه‌هایی است که یادداشت‌های P5 در جستجوی پدیده‌های فیزیکی جدید، از جمله مطالعه واپاشی کوارک‌های سنگین، مهم هستند. ردیابی این فروپاشی ها می تواند ذرات کشف نشده ای را آشکار کند که می تواند اختلافات ماده و ضد ماده را توضیح دهد. گروه‌هایی در Brookhaven نرم‌افزار و پشتیبانی کامپیوتری و همچنین آهن‌ربا را ارائه کردند و همچنین تجزیه و تحلیل داده‌ها را برای آزمایش انجام دادند.

P5 همچنین توصیه می‌کند که آژانس‌های سرمایه‌گذاری در برنامه‌هایی سرمایه‌گذاری کنند که محیط کاری حمایتی و مشارکتی را تقویت می‌کنند، به استخدام و حفظ استعدادهای متنوع کمک می‌کنند و استانداردهای حرفه‌ای را تقویت می‌کنند.

هگر گفت: «مردم مهمترین دارایی ما در منطقه هستند.

مارک پالمر، مدیر ابتکار شتاب علم و فناوری Brookhaven، در P5 خدمت کرد و اشاره کرد که پانل 30 نفره نماینده قوی از دانشمندان اولیه است. وی خاطرنشان کرد که احتمالاً این دانشمندان جوانتر کسانی هستند که توصیه های گزارش را اجرا می کنند.

ما در حال بررسی یک افق زمانی 20 ساله با مسئولیتی است که به هیئت مدیره داده شده است، و مهم است که منافع اعضای حوزه ما را در نظر بگیریم که به طور بالقوه در آن محدوده زمانی به کار خود پایان می دهند – جایی که آنها ما را می خواهند. به عنوان کل پالمر گفت: رفتن.

ایجاد تعادل بین اهداف و بودجه های علمی

تمرین برنامه ریزی جامعه فیزیک ذرات، یا “میز برفی”که در سال های 2021 و 2022 برگزار شد، منبع اصلی اطلاعات برای برنامه استراتژیک P5 بود. دنیسوف گفت که دانشمندان بروکهاون بیش از 130 مقاله سفید را در این نشست ارائه کردند. همچنین یک سری جلسات شهرداری P5 برگزار شد که یکی از آنها بود به میزبانی آزمایشگاه امسال، بازدید از آزمایشگاه و سایر ارتباطات برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد اولویت‌ها در این زمینه. هگر گفت که این گزارش اذعان می‌کند که پیشنهادات پروژه‌ای بیش از آن چیزی است که می‌توان در سناریوهای بودجه گنجانده شود که P5 باید در نظر بگیرد، بنابراین باید انتخاب‌های سختی انجام می‌شد.

هگر گفت: «این یک تمرین متعادل کننده بود. با نگاهی به اندازه و مقیاس زمانی پروژه‌ها، ما می‌خواستیم مطمئن شویم که تعادل سالمی بین پروژه‌های ایالات متحده و خارج از کشور، پروژه‌ها در مقابل تحقیقات وجود دارد، و البته نگاهی به اینکه چگونه می‌توانیم اکنون سرمایه‌گذاری کنیم و در چه کارهایی می‌توانیم انجام دهیم. آینده.”

P5 همچنین به دنبال ایجاد تعادل بین پروژه‌های کوچک، متوسط ​​و بزرگ بود و کمیته فرعی برای بررسی هزینه، ریسک‌های فنی و زمان‌بندی پروژه‌های بزرگ ایجاد کرد. هگر گفت که این برآوردها به هیئت در طراحی مناطق تمرکز این حوزه برای دهه آینده اعتماد می کند.

در آینده، Brookhaven Lab با همکاری نزدیک با DOE و NSF به توسعه رویکرد خود برای اجرای طرح ادامه خواهد داد.

پالمر و دیگران بر اهمیت تجمع جامعه در پشت توصیه‌های گزارش تأکید کردند:

“من فکر می کنم ما باید با هم کار کنیم، به چشم انداز نگاه کنیم، چشم انداز را در آغوش بگیریم و آن چشم انداز را برای همتایان خود، آژانس های تامین مالی و کنگره در حین حرکت به جلو روشن کنیم تا بتوانیم آینده روشنی را برای این حوزه تضمین کنیم.” او گفت. .

جوآن هیوت، مدیر آزمایشگاه ملی بروکهاون، در بیانیه‌ای قبلی حمایت خود را اعلام کرد: «ما از توصیه‌های گزارش P5 استقبال می‌کنیم، که یک برنامه قوی و متعادل فیزیک ذرات ایالات متحده را بر اساس اطلاعات حاصل از فرآیند Snowmass در سطح جامعه تعریف می‌کند.» “بر اساس دهه ها تجربه ما در فیزیک پرانرژی و طراحی و بهره برداری تاسیسات، ما مشتاق هستیم تا فعالانه درگیر و رهبری توسعه، ساخت و بهره برداری از نسل بعدی تاسیسات و آزمایش ها برای کاوش در جهان کوانتومی باشیم.”

آزمایشگاه ملی بروکهاون توسط دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده پشتیبانی می شود. دفتر علوم بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید Science.energy.gov.

BrookhavenLab@ را در رسانه های اجتماعی دنبال کنید. ما را در پیدا کنید اینستاگرام، لینکدین، ایکسو فیس بوک.