İstər musiqiyə qulaq asarkən, istərsə də oyun meydançasında yelləncək itələyərkən, hamımız rezonanslarla və onların effekti necə gücləndirdiyini bilirik – məsələn, səs və ya hərəkət. Bununla belə, yüksək intensivlikli dairəvi hissəcik sürətləndiricilərində rezonanslar narahatlıq yarada bilər, hissəciklər öz kursundan uçur və şüa itkisi ilə nəticələnir. Rezonansların və qeyri-xətti hadisələrin hissəcik şüalarına necə təsir etdiyini təxmin etmək çox mürəkkəb dinamikanı ayırmaq tələb edir.

İlk dəfə olaraq, Super Proton Sinxrotronunun (SPS) alimləri Darmstadtdakı GSI-nin alimləri ilə əməkdaşlıq edərək xüsusi rezonans strukturunun mövcudluğunu eksperimental olaraq sübut edə bildilər. Əvvəllər nəzəriyyə edilmiş və simulyasiyalarda ortaya çıxsa da, bu quruluş dördölçülü fəzada hissəciklərə təsir etdiyi üçün eksperimental olaraq öyrənmək çox çətindir.

Nature Physics -də dərc edilmiş bu son nəticələr CERN-də LHC injektorları və GSI-dəki SIS18/SIS100 qurğuları üçün aşağı enerjili və yüksək parlaqlıqlı şüalar, eləcə də böyük enerjili şüalar üçün şüa keyfiyyətini yaxşılaşdırmağa kömək edəcək. LHC və gələcək yüksək enerjili toqquşdurucular kimi parlaqlıq.

GSI-nin alimi və məqalənin müəlliflərindən biri Giuliano Franchetti deyir: “Bu rezonanslarla, hissəciklər tam olaraq bizim istədiyimiz yolu getmirlər və sonra uçub itirlər”. “Bu, şüanın deqradasiyasına səbəb olur və tələb olunan şüa parametrlərinə çatmağı çətinləşdirir.”

Bunun səbəbini axtarmaq ideyası 2002-ci ildə, GSI və CERN alimləri sürətləndiricilərin daha yüksək şüa intensivliyi üçün itələdikcə hissəcik itkilərinin artdığını başa düşdükdə ortaya çıxdı. CERN-in alimi Hannes Bartosik və məqalənin başqa bir müəllifi deyir: “Əməkdaşlıq bu maşınları nəyin məhdudlaşdırdığını anlamaq ehtiyacından irəli gəlirdi ki, biz gələcək üçün lazım olan şüa performansını və intensivliyini çatdıra bilək”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=780081655&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&lmt=1711912134&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-03-cern-coupled-resonance-particle-loss.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTIzLjAuNjMxMi44NiJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyMy4wLjYzMTIuODYiXV0sMF0.&dt=1711912134354&bpp=3&bdt=724&idt=578&shv=r20240327&mjsv=m202403250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D5d346f5e5cc96c83%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MZdbuKX3JkLTYIASzwYTqXQsnfO5g&gpic=UID%3D00000d8601a1b778%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DALNI_MaQelh7liNnsBkMosJkThXBNbKuJw&eo_id_str=ID%3D3c61c6284063652a%3AT%3D1711816817%3ART%3D1711911823%3AS%3DAA-AfjZTZ5YTcMfFebI4RXZlGycf&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3345313037769&frm=20&pv=1&ga_vid=1802142616.1711809852&ga_sid=1711912135&ga_hid=1928373954&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2094&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C42531705%2C95326316%2C95320378%2C95328336%2C31082144%2C95321867%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=4194996721900582&tmod=751381899&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fweekly-news%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=591

Uzun illər ərzində rezonansların yüksək intensivlikli şüalarda hissəciklərin hərəkətinə necə təsir etdiyini başa düşmək üçün nəzəriyyələr və simulyasiyalar işlənib hazırlanmışdır. CERN-dən Frank Schmidt, eyni zamanda məqalənin müəlliflərindən biri, “Rezonansların şüa sabitliyinə təsirini anlamaq üçün böyük sürətləndirici qruplar tərəfindən böyük bir simulyasiya səyi tələb olundu” deyir. Simulyasiyalar göstərdi ki, iki sərbəstlik dərəcəsində birləşmə nəticəsində yaranan rezonans strukturları şüa deqradasiyasının əsas səbəblərindən biridir.

Bu rezonans strukturlarının eksperimental olaraq necə axtarılacağını düşünmək çox vaxt apardı. Bunun səbəbi, onların dörd ölçülü olması və mövcud olub olmadığını görmək üçün şüanın həm üfüqi, həm də şaquli müstəvilərdə ölçülməsini tələb etməsidir. “Sürətləndirici fizikada düşüncə çox vaxt yalnız bir müstəvidə olur” deyə Franchetti əlavə edir.

Rezonansların hissəciklərin hərəkətinə necə təsir etdiyini ölçmək üçün alimlər SPS ətrafında şüa mövqeyi monitorlarından istifadə ediblər. Təxminən 3000 şüa keçidində monitorlar şüadakı hissəciklərin həm üfüqi, həm də şaquli müstəvilərdə mərkəzdə və ya bir tərəfə daha çox olub olmadığını ölçdü. Aşkar edilmiş rezonans quruluşu aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

“Bizim son tapıntımızı bu qədər xüsusi edən odur ki, bu, ayrı-ayrı hissəciklərin birləşmiş rezonansda necə davrandığını göstərir” deyə Bartosik davam edir. “Biz nümayiş etdirə bilərik ki, eksperimental tapıntılar nəzəriyyə və simulyasiya əsasında proqnozlaşdırılanlarla uyğun gəlir.”

Birləşdirilmiş rezonans strukturlarının mövcudluğu indi eksperimental olaraq müşahidə edilsə də , onların zərərli təsirini azaltmaq üçün daha çox iş görülməlidir . “Biz bu rezonansların mövcudluğunda hissəciklərin necə hərəkət etdiyini təsvir etmək üçün bir nəzəriyyə inkişaf etdiririk” dedi Franchetti. “Bu araşdırma, bütün əvvəlkilərlə birlikdə, ümid edirik ki, cari və gələcək sürətləndiricilər üçün bu rezonansların təsirlərindən necə qaçınmaq və ya minimuma endirmək barədə ipuçları əldə edəcəyik.”

Daha çox məlumat: H. Bartosik et al, CERN Super Proton Synchrotron-da qeyri-xətti rezonans tərəfindən induksiya olunan sabit xətlərin müşahidəsi, Təbiət Fizikası (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02338-3

CERN tərəfindən təmin edilmişdir