I fisici dell'Università di Cincinnati hanno celebrato un nuovo record mondiale come parte di un gruppo di ricerca che lavora su un collisore di particelle giapponese.

Il collisore SuperKEKB ha osservato un tasso record di collisioni di particelle, denominata luminosità, dal lancio nel 2018. E questo è solo l'inizio. Si prevede che il collisore supererà quel record di 40 volte nei prossimi anni mentre i ricercatori cercano di spiegare i principi di base dell'universo.

I fisici dell'UC Kay Kinoshita e Alan Schwartz stanno perseguendo diversi argomenti tra cui la materia oscura, che si ritiene costituisca la maggior parte della materia nell'universo ma non è stata osservata, almeno direttamente.

"Speriamo che il nostro esperimento con l'acceleratore possa rilevare la materia oscura se esiste in un modo che non è stato sondato prima, " ha detto Kinoshita.

Più collisioni significano più opportunità di esplorare enigmi della fisica delle particelle che potrebbero aiutare a spiegare le forze fondamentali nell'universo:come il motivo per cui la materia prevale sull'antimateria. L'acceleratore spara positroni ed elettroni l'uno contro l'altro attorno a un anello di 3 chilometri. Quando si scontrano, spesso creano nuova materia.

"Osserviamo la materia oscura indirettamente dalle osservazioni astronomiche. La domanda è:cos'è?" ha detto Kinoshita. "Questo esperimento sta cercando nuovi angoli di possibilità che si sono aperti".

I fisici delle particelle sono particolarmente entusiasti di SuperKEKB a causa del suo potenziale per l'osservazione di fenomeni più insoliti.

Schwartz ei suoi studenti hanno progettato e costruito uno dei rivelatori di particelle al collisore. Hanno usato barre di quarzo di grado ottico realizzate con precisione che hanno assemblato in loco per identificare nuove particelle create dalle collisioni.

"Questa pietra miliare rappresenta un progresso significativo nella progettazione di acceleratori, " ha detto Schwartz. "L'acceleratore utilizza il cosiddetto approccio 'nano-fasci', in cui le travi vengono schiacciate in direzione verticale per diventare molto sottili."

Schwartz ha affermato che ciò aumenta notevolmente la probabilità che gli elettroni si scontrino con i positroni che viaggiano l'uno verso l'altro quasi alla velocità della luce.

Schwartz ha affermato che SuperKEKB appiattirà ulteriormente i raggi gemelli a soli 60 nanometri, o meno dell'1% del diametro di un capello umano. Allo stesso modo, il collisore genererà più elettroni e positroni per generare più collisioni e più dati.

La pandemia globale ha interrotto i viaggi internazionali per i fisici dell'UC. Ma SuperKEKB ha continuato a funzionare, e l'esperimento Belle II per accumulare dati, grazie ai membri di tutto il mondo che si alternano 24 ore su 24 per monitorarne il funzionamento da remoto. Kinoshita ha terminato l'addestramento per supervisionare uno di questi turni a distanza.

"È piuttosto intenso. Questi esperimenti sono incredibilmente complessi. Molte cose possono andare storte, " lei disse.

Ma Kinoshita si è preparata per questo esperimento per tutta la sua carriera accademica di 38 anni. Si occupa di fisica sperimentale delle particelle dal 1982.

"È divertente perché è impegnativo. Sai che stai lavorando su cose su cui nessuno ha mai lavorato prima, " lei disse.