물리학에 새로운 생명을 불어넣을 CERN 입자 가속기

플라즈마 웨이크필드 가속기라고 불리는 새로운 종류의 충돌기는 대형 강입자 충돌기가 할 수 없는 일, 즉 전자 충돌을 수행함으로써 새로운 방식으로 기초 물리학을 연구할 수 있습니다.

조슈아 하우게고

2023년 2월 21일

LHC의 스크린에 흡수된 양성자 충돌의 결과

피셰, 자크 에르베/CERN

Edda Gschwendtner의 실험에 참여하기 위해 스위스 제네바 외곽에 있는 유럽 입자 물리학 연구소인 CERN의 작고 잔혹한 건물에 들어갑니다. 리프트를 타고 50미터 아래로 내려가면 거대한 지하 공간이 나옵니다. 일련의 노란색 보안문을 지나면 아래쪽으로 경사진 터널을 따라 1km를 횡단해야 합니다. 이것이 바로 Gschwendtner가 일반적으로 문 안에 주차된 작은 흰색 자전거 중 하나를 사용하는 이유입니다.

그녀는 우리가 새로운 물리학을 찾는 데 도움이 될 수 있는 유망한 종류의 입자 가속기를 개발하고 있습니다. 2012년 힉스 보존이 발견된 이후 입자 물리학은 말할 것도 없이 큰 진전을 이루지 못했습니다. 따라서 다양한 방식으로 현실을 조사하는 데 도움이 될 수 있는 기계에 대한 생각이 바뀌고 있습니다.

Gschwendtner가 진행하고 있는 실험인 AWAKE는 전하를 띤 입자로 구성된 가스인 플라즈마 파동을 생성하고 이를 따라 전자를 서핑하게 합니다. 대부분의 충돌기는 점점 더 커지고 가격이 비싸지고 있지만, 이 지하 기계와 그와 유사한 플라즈마 웨이크필드 가속기는 소형입니다. 하지만 크기에 속지 마십시오. 강력한 성능을 발휘합니다. CERN의 대규모 강입자 충돌기(LHC)와 비교할 때, 설정된 거리에서 플라즈마 웨이크필드 기술은 훨씬 더 강력한 가속을 관리할 수 있습니다. Gschwendtner는 "최대 1000배 이상 더 많습니다"라고 말합니다.

효과가 입증되고 있습니다. 지난 몇 년 동안 AWAKE는 불과 몇 미터 거리에서 전자를 가속하는 데 일련의 성공을 거두었습니다. 작년에 이 물질은 중요한 테스트를 통과했으며 이제 연구자들은 이 물질을 더 높은 에너지로 끌어올리기 위해 준비하고 있습니다. …