In dicembre, cinque studenti della Stony Brook University di New York e il loro professore di ricerca, Nils Feege, caricato un prototipo di un mantello magnetico in un SUV e partì per l'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), quasi 900 miglia di distanza.

Il mantello magnetico non è un indumento magico, ma piuttosto un equipaggiamento cruciale per un possibile collisore di particelle di prossima generazione per studiare la fisica nucleare.

Il proposto Electron-Ion Collider, frantumando fasci di elettroni e protoni insieme a una velocità prossima alla luce, sarebbe il microscopio più potente mai sviluppato per comprendere come la massa del protone sia generata dinamicamente dall'interazione di quark e gluoni, e così facendo aiutano a illuminare le forze che spiegano la massa dell'universo visibile.

Tale struttura funziona dirigendo fasci di particelle lungo un binario. Alla fine della pista, le particelle si scontrano, e i rilevatori utilizzano magneti per rilevare le letture da queste collisioni.

Ma i fasci di particelle in arrivo devono essere protetti da questi magneti rivelatori, altrimenti saranno disturbati. Quindi Feege e il suo team avevano bisogno di costruire un cilindro con due strati controbilanciati che schermassero i raggi dal campo magnetico del rivelatore vicino al punto di collisione senza distorcere il resto del campo.

"Un superconduttore spinge fuori le linee del campo magnetico, mentre un materiale ferromagnetico intorno ad esso attirerà le linee di campo; quindi se hai capito bene, creerà un tunnel senza campo e cancellerà tutti i disturbi esterni, "Fee ha detto.

Questo crea un'area nel rilevatore invisibile al campo magnetico, come il mantello dell'invisibilità di Harry Potter, tranne che per i campi magnetici invece della luce.

"L'altra bellezza è che è passivo, il che significa che non richiede corrente elettrica esterna. È una soluzione molto elegante se riesci a lavorarla bene, " Egli ha detto.

Feege e i suoi studenti hanno trascorso quasi tre anni a costruire il loro prototipo a Stony Brook. I primi test sembravano promettenti, ma avevano bisogno di fare un test su vasta scala in un campo magnetico forte e uniforme che fosse abbastanza grande da adattarsi al dispositivo stesso lasciando abbastanza spazio per misurare il campo intorno ad esso.

Da qui il viaggio verso Argonne, dove il team è stato il primo visitatore a utilizzare una nuova struttura costruita dalla divisione di fisica delle alte energie di Argonne chiamata 4 Tesla Magnet Facility.

Costruito con un magnete per risonanza magnetica ospedaliera riciclato per testare i componenti del rilevatore, il Magnet Facility offre forti, campi magnetici uniformi più un gigantesco centro cavo, l'unico nel paese abbastanza grande da ospitare i test del mantello.

"La loro configurazione è stata estremamente utile per le nostre misurazioni:ci ha permesso di posizionare facilmente i nostri sensori e mappare i campi magnetici, "Fee ha detto.

Felice dei primi risultati, Feege e il suo co-protagonista, Il professore di Stony Brook Abhay Deshpande, stanno andando avanti, parlando con gli scienziati dell'acceleratore per discutere di come il mantello potrebbe essere integrato in un futuro progetto di collisore.

Sebbene il progetto sia inteso per il proposto Electron-Ion Collider, un simile mantello sarebbe utile in molti tipi di futuri collisori, Feege ha detto.

"Quando abbiamo costruito la Magnet Facility, avevamo in mente fin dall'inizio di renderlo disponibile all'intera comunità dei fisici, " disse Marcel Demarteau, che guida la divisione di fisica delle alte energie ad Argonne e ha aiutato a organizzare il viaggio della squadra al magnete. "Ci auguriamo che questo sia l'inizio di una lunga e fruttuosa collaborazione in cui sfruttiamo le sinergie tra questi rami della fisica".

È stato il primo per alcuni dei ricercatori in visita, pure. Il programma del gruppo Stony Brook punta a includere studenti universitari; almeno due dozzine di studenti universitari hanno lavorato allo sforzo in tre anni di sviluppo, e tre di loro sono venuti durante il viaggio su strada delle Argonne per prendere le misurazioni, dando un'occhiata in prima persona a come sono effettivamente le carriere scientifiche.

"Avevamo solo un periodo di tempo fisso per fare tutti i test che dovevamo fare, quindi come studente stai imparando cose come:come possiamo trovare soluzioni dell'ultimo minuto ai problemi che si presentano al volo, "Fee ha detto.

"È davvero un'esperienza fantastica per loro. Mi sarebbe piaciuto farlo da studente universitario, " disse Deshpande.