Mardi, les académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine ont publié un rapport dans lequel elles soutenaient pleinement un nouveau projet d'accélérateur de particules appelé collisionneur électron-ion (EIC). La signature est une étape importante dans la réalisation du projet et l’amélioration de la physique des particules.
Contrairement au Grand collisionneur de hadrons (LHC) en Europe, qui écrase des protons en protons à une vitesse proche de la lumière, la nouvelle machine projetterait des faisceaux d'électrons de haute énergie en protons ou en ions plus lourds, rapporte Adrian Cho, de Science . La physicienne nucléaire Notre Dame Ani Aprahamian, coprésidente du rapport, explique à Cho que les résultats obtenus sont plus nets et plus faciles à interpréter par rapport au LHC, ce qui permet de mieux comprendre comment les quarks et les gluons contenus dans les protons et les noyaux atomiques sont arrangés.
En fin de compte, bien que nous ayons assez bien identifié de nouvelles particules élémentaires, ou les éléments constitutifs des protons, des neutrons et des atomes, nous avons encore du mal à comprendre comment elles s’assemblent. Nous ne savons toujours pas à quoi ressemble vraiment un proton ou un noyau.
Richard Milner, physicien au MIT, a confié à Jennifer Chu, du MIT News, que le nouvel accélérateur serait en mesure de répondre à trois questions principales: La première consiste à comprendre d'où provient la masse d'un proton, puisqu'il peut être jusqu'à 100 fois supérieur à la masse du proton. les morceaux qu'il contient. (Le poids des trois quarks liés par la force nucléaire puissante produite par les gluons ne représente que 5% de la masse d'un proton.) Deuxièmement, les chercheurs espèrent mieux comprendre le concept de moment cinétique ou de «rotation». Troisièmement, le CEI pourrait aide à révéler le fonctionnement des gluons, des particules qui retiennent d’autres particules. "Les gluons dans la matière ressemblent un peu à la matière noire de l'univers: ils sont invisibles mais jouent un rôle crucial", déclare Milner. "Un collisionneur électron-ion pourrait potentiellement révéler de nouveaux états résultant du compactage étroit de nombreux gluons dans les nucléons et les noyaux."
Deux laboratoires nationaux sont déjà en concurrence pour accueillir l'accélérateur, mais le ministère de l'Énergie attendra probablement plusieurs années avant le lancement officiel du projet. Le projet devrait améliorer le collisionneur d'ions existant au laboratoire national Brookhaven à Long Island ou le faisceau d'électrons au laboratoire national d'accélérateur Thomas Jefferson à Newport News, en Virginie. Selon Edwin Cartlidge de Nature, un rapport du Comité consultatif sur les sciences nucléaires publié il y a trois ans indiquait que le projet coûterait au moins 1 milliard de dollars.
La chronologie du projet est en question. Le ministère de l'Énergie, qui construirait les installations, est actuellement en train de financer une installation de 730 millions de dollars pour des faisceaux d'isotopes rares à la Michigan State University, et n'a probablement pas la capacité de gérer un autre projet à grande échelle avant la fin des travaux. en 2020.
Cartlidge signale également que des projets de collisionneurs électron-ion sont actuellement envisagés en Chine et au CERN, en Europe, et que les trois groupes pourraient avoir besoin de collaborer pour lancer le projet dans les meilleurs délais. Et puis, il y a l'histoire chargée aux États-Unis d'accélérateurs de particules. En 1993, le Congrès a annulé le super collisionneur supraconducteur, accélérateur de particules gigantesque qui aurait conduit à la découverte du boson de Higgs et d'autres particules plusieurs décennies avant sa découverte au LHC en 2012. Autrement dit, la politique pourrait entraver l'EIC.
Cho indique que ce ne serait pas le premier EIC à être construit. Une version du projet appelée l'accélérateur d'anneau Hadron-Electron (HERA) a été réalisée en Allemagne entre 1992 et 2007 et a conduit à la découverte du gluon. La version américaine du collisionneur fonctionnerait à des énergies plus basses, mais aurait 100 à 1 000 fois le nombre de collisions, produisant de manière exponentielle plus de données.
En 2015, lorsque l'influent Comité consultatif sur les sciences nucléaires avait publiquement approuvé la construction du CEI, Donald Geesaman, physicien nucléaire au Laboratoire Argonne National de l'Illinois et président du NSAC, avait évoqué la nécessité scientifique de la création du CEI. déclarant: «Jusqu'à la création de l'EIC, il y a d'énormes domaines de la physique nucléaire dans lesquels nous ne ferons aucun progrès."
