W tunelach Super Proton Synchrotron, części kompleksu CERN, fizycy osiągnęli przełom, mierząc i kwantyfikując niewidzialną strukturę. Ta czterowymiarowa forma, opisana jako fenomen rezonansu, potrafi zmieniać trajektorię cząstek, wprowadzając wyzwania dla badań nad cząstkami elementarnymi.

Rezonans występuje, gdy dwa systemy wchodzą ze sobą w interakcję i synchronizują się. Może to być rezonans między orbitami planetarnymi albo współbrzmienie widelców stroikowych pod wpływem fal dźwiękowych. W akceleratorach cząstek potężne magnesy generują pola elektromagnetyczne, kierując i przyspieszając wiązki cząstek. Rezonansy mogą pojawiać się z powodu niedoskonałości w magnesach, tworząc strukturę magnetyczną, która wchodzi w problematyczne interakcje z cząstkami.

Opisanie tej struktury wymagało wykorzystania czterech stanów, co czyni ją czterowymiarową. Wyzwanie to stanowiło przeszkodę, gdyż fizycy zazwyczaj opisują poruszające się cząstki, używając tylko dwóch stopni swobody, odpowiadających dwóm współrzędnym na płaskiej siatce.

Dzięki użyciu monitorów położenia wiązki w Super Proton Synchrotron, zespół zmierzył pozycje cząstek dla około 3000 wiązek. Pozwoliło to na wygenerowanie mapy rezonansu, który dotąd był jak duch unikający bezpośredniej obserwacji.

Następnym krokiem będzie rozwinięcie teorii, która opisze zachowanie indywidualnych cząstek w obecności rezonansu w akceleratorze. Badacze są przekonani, że pozwoli to na nowe sposoby minimalizowania degradacji wiązki i osiągnięcie wysokiej jakości wiązek niezbędnych dla trwających i przyszłych eksperymentów z akceleracją cząstek.

Źródło: Nature