美國能源部 (DOE) 已授予電子離子對撞機 (EIC) 的關(guān)鍵決策 1 (CD-1)，這是一種獨一無二的核物理研究設(shè)施在美國能源部位于長島的布魯克海文國家實驗室建造。繼能源部于 2019 年 12 月批準“任務(wù)需求”(稱為 CD-0)之后，該公告標志著該項目的定義階段及其概念設(shè)計的完成。CD-1 的批準提供了從初步設(shè)計開始的項目執(zhí)行階段的授權(quán)。
“這一重要里程碑的成功完成是對許多人在充滿挑戰(zhàn)的情況下的辛勤工作的認可。這也表明 EIC 項目已準備好將注意力轉(zhuǎn)向建立指導 EIC 建設(shè)的績效基線，”美國能源部代理科學部副部長 Kathleen Hogan 說和能源。“鑒于 EIC 對 DOE 的使命和 DOE 核物理計劃的未來的重要性，我們很高興布魯克海文國家實驗室和托馬斯杰斐遜國家加速器設(shè)施的聯(lián)合 EIC 團隊正在取得持續(xù)穩(wěn)步進展。”
EIC 由聯(lián)邦政府資助，主要是通過美國能源部科學辦公室。它將利用整個美國能源部國家實驗室綜合體以及來自世界各地的大學和研究機構(gòu)的專業(yè)知識。項目總成本預計在 1.7-28 億美元之間。
“我們很高興進入下一階段，將電子離子對撞機的計劃轉(zhuǎn)化為最先進的研究設(shè)施，這將開辟核物理學的新領(lǐng)域，”布魯克海文實驗室主任 Doon Gibbs 說。
位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的托馬斯杰斐遜國家加速器設(shè)施(杰斐遜實驗室)是該項目的主要合作伙伴，并將繼續(xù)做出重大貢獻。
“杰斐遜實驗室很自豪能夠繼續(xù)與布魯克海文實驗室的合作，因為我們共同努力建立這個下一代研究設(shè)施，”杰斐遜實驗室主任斯圖爾特亨德森說。“我們杰斐遜實驗室渴望推進實現(xiàn) EIC。這臺機器不僅將以其前所未有的內(nèi)部物質(zhì)范圍開啟科學發(fā)現(xiàn)的新時代，而且還將補充和擴展我們自己的連續(xù)電子束加速器繼續(xù)進行的精密研究設(shè)施。”
EIC 將是一個 2.4 英里周長的粒子對撞機，這是世界上第一個此類對撞機。它將引導高能極化電子束與極化質(zhì)子和原子核發(fā)生碰撞，以產(chǎn)生這些粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精確 3D 快照。EIC 的實驗將幫助科學家解開自然界最強力的秘密，并探索稱為夸克和膠子的微小粒子如何建立所有可見物質(zhì)的質(zhì)量、自旋和其他特性。
EIC 將實現(xiàn)的世界領(lǐng)先科學以及使其成為現(xiàn)實所需的技術(shù)創(chuàng)新有可能為未來的技術(shù)提供動力。好處將超越物理學，以促進健康和醫(yī)學、國家安全、核能、放射性同位素生產(chǎn)和粒子束的工業(yè)用途。
紐約州對該項目作出了重大承諾。紐約州約 1 億美元的資金將支持布魯克海文實驗室的新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括對 EIC 至關(guān)重要的建筑物和道路。
“紐約州很自豪能與聯(lián)邦政府和布魯克海文實驗室合作，在長島安裝世界上第一臺極化電子離子對撞機，也是幾十年來在美國建造的第一臺新對撞機，位于長島，”Empire State Development Acting 說專員兼總裁兼首席執(zhí)行官埃里克·格特勒 (Eric Gertler)。“該項目確保布魯克海文實驗室和紐約州在科學發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，同時創(chuàng)造數(shù)千個就業(yè)機會并產(chǎn)生數(shù)十億美元的新經(jīng)濟活動。”
電子集成電路設(shè)計
EIC 的設(shè)計包括構(gòu)建一個新的電子存儲環(huán)和電子加速器組件，這些組件將與目前為布魯克海文實驗室的相對論重離子對撞機 (RHIC) 提供光束的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施無縫運行。RHIC 是美國能源部科學用戶設(shè)施辦公室，自 2000 年開始運營以來一直為核物理學家提供服務(wù)。
EIC物理課程
新的電子環(huán)將允許極化電子與極化質(zhì)子和大原子核相互作用，以精確探測并產(chǎn)生這些核粒子構(gòu)建塊的動態(tài)快照——有點像原子的 CT 掃描儀。科學家將使用從數(shù)百萬次碰撞中收集到的數(shù)據(jù)來研究“強核力”——自然界中最強的力——并回答物理學中其他長期存在的問題，包括質(zhì)子從哪里獲得“自旋”以及它如何獲得質(zhì)量。
廣泛的好處
建立 EIC 將保持美國在核物理和加速器科學領(lǐng)域的領(lǐng)導地位，這些領(lǐng)域?qū)ξ覀兊募夹g(shù)、經(jīng)濟和國家安全至關(guān)重要。該項目還將提供教育和勞動力發(fā)展機會，以培訓這些領(lǐng)域的下一代專家。
此外，為使 EIC 成為現(xiàn)實而正在開發(fā)的技術(shù)進步——創(chuàng)新的加速器和粒子跟蹤組件以及數(shù)據(jù)管理工具和技術(shù)——可能會產(chǎn)生廣泛的影響。其中包括癌癥治療的新方法、解決其他“大數(shù)據(jù)”挑戰(zhàn)以及改進用于測試電池、催化劑和其他能源相關(guān)材料的加速器設(shè)施。
來自 EIC 研究的知識將發(fā)表在開放的科學研究文獻中，并將提供給所有合作伙伴，包括商業(yè)合作伙伴。
為布魯克海文 EIC 提供動力的對撞機-加速器基礎(chǔ)設(shè)施也可供研究人員使用，他們使用粒子束來生產(chǎn)和進行醫(yī)學同位素研究，并研究模擬空間輻射的影響，以保護未來的宇航員。
EIC合作
EIC 將成為一個國際設(shè)施，吸引來自世界各地的專業(yè)知識。不斷壯大的 EIC 用戶組已經(jīng)包括來自 33 個國家/地區(qū)的 251 個成員機構(gòu)——其中 88 個美國機構(gòu)代表 27 個州、波多黎各和華盛頓特區(qū)
“EIC 項目從全球眾多機構(gòu)在加速器科學、探測器技術(shù)和理論方面的各種經(jīng)驗中獲益匪淺，為廣泛的 EIC 科學計劃提供了重要基礎(chǔ)，并為全球多代學生和博士后提供了出色的教育機會， “天普大學教授兼 EIC 用戶組主席 Bernd Surrow 說。
EIC 的建設(shè)預計將于 2024 年開始，該設(shè)施將在未來十年初開始運營。
布魯克海文實驗室和杰斐遜實驗室得到美國能源部科學辦公室的支持。科學辦公室是美國物理科學基礎(chǔ)研究的最大支持者，致力于解決我們這個時代一些最緊迫的挑戰(zhàn)。如需更多信息，請訪問https://www.energy.gov/science。
