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编译服务: 可再生能源 编译者: pengh 编译时间: Jan 14, 2020 点击量: 196

昨天,美国能源部(DOE)将位于纽约长岛的布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)命名为建设电子-离子对撞机(EIC)的地点,这是一个独一无二的核物理研究设施。这份声明是在美国能源部于2019年12月19日批准了“任务需求”(即关键决策0)之后发布的,它使布鲁克黑文实验室的下一代对撞机的研发和概念设计工作得以启动。

美国能源部长Dan Brouillette说:“EIC承诺让美国保持在核物理研究和粒子加速器技术的前沿,这是美国在科学领域整体领导地位的关键组成部分。”“这个设施将加深我们对自然的理解,并有望成为最终引领新技术和创新的灵感源泉。”

“美国正处于创新的黄金时代,我们渴望与EIC一起迈出下一步。EIC不仅将确保美国在核物理学方面的领导地位,而且为EIC开发的技术也将支持影响人类健康、国家竞争力和国家安全的潜在巨大突破。”“我们期待着与我们的国际伙伴合作,继续取得世界领先的科学发现。”

EIC将由联邦政府通过能源部科学办公室(DOE Office of Science)资助,利用能源部国家实验室各部门以及世界各地大学和研究机构(包括布鲁克海文实验室(Brookhaven Lab)的管理合伙人石溪大学(Stony Brook University))的专业知识。位于弗吉尼亚州纽波特纽斯的托马斯·杰斐逊国家加速器设施(杰斐逊实验室)有望成为该项目的主要合作伙伴,并做出重大贡献。需要整个国家实验室的专业知识和参与才能成功地实施这一设施。

布鲁克海文实验室主任杜恩·吉布斯(Doon Gibbs)说:“eiecron - ion对撞机将开辟核物理学的一个新领域,它将扩展我们对构成今天宇宙中所有可见物质的原子的基本组成成分以及把它们结合在一起的力量的认识。”“我们期待着与杰斐逊实验室、能源部的其他实验室、各大学和全球EIC用户社区(来自30个国家的约1000名科学家)合作,交付EIC并推进这一重要的科学领域。”

杰斐逊实验室主任斯图尔特·亨德森说:“能源部的决定是使EIC成为现实的重要一步。我们很高兴能与布鲁克海文国家实验室密切合作,帮助交付这个世界领先的核物理设施。”

EIC将实现的世界领先的科学,以及实现这一目标所需的技术进步,有可能为未来的先进技术提供动力,造福于健康和医学、国家安全、核能、放射性同位素生产以及粒子束的工业用途。

纽约联邦和州一级的民选官员一直强烈支持将EIC项目引入布鲁克海文。

“这个实验室习惯于承担大项目、批判性研究和科学可能提出的最严重的问题。这项数十亿美元的联邦投资将保证布鲁克海文国家实验室继续成为下一代的世界级研究机构。

美国众议员李泽尔丁,符合布鲁克海文实验室所在地区,说,“这个前沿项目将注入数十亿美元和一个广泛的就业数量到纽约的第一国会选区,同时产生大量的科学发现,帮助我们理解我们周围的世界。”

纽约州州长安德鲁·m·科莫说:“纽约州在支持布鲁克海文国家实验室和横跨长岛的创新走廊方面有着良好的记录——我们很自豪地看到,我们为该实验室提供的1.65亿美元拨款帮助长岛准备了一台独一无二的电子-离子对撞机。”投资布鲁克海文实验室将确保,在我们进入新的十年之际,帝国州仍然处于科学发现的前沿,同时创造数千个就业机会,并产生数十亿美元的新经济活动。”

在纽约州的承诺中,1亿美元将用于支持布鲁克海文实验室现有基础设施的目标升级,包括EIC设施所必需的道路和公用设施。这项工程和建设活动预计将由纽约地区的公司和分包商进行,利用当地的劳动力和材料供应商。

电子与离子碰撞

启德集团布鲁克海文的设计包括建立一个新的电子储存环和电子加速器组件与现有基础设施无缝运作目前提供梁的相对论重离子对撞机(RHIC),美国能源部科学办公室用户工具,已经为核子物理学家自2000年开始运营。新的电子环将允许电子与质子和大的原子核相互作用,从而精确地探测并生成这些核粒子组成部分的动态快照(见边栏)。

“RHIC在过去20年里一直是美国核物理项目的支柱之一,”布鲁克海文的科学技术副主任Robert Tribble说。“它的性能一直超出所有人的预期,在该领域实现了前所未有的发现,为这台新机器奠定了坚实的基础。”

物理学之外的好处

建设EIC将保持美国在核物理和加速器科学领域的领导地位,这些领域对我们的技术、经济和国家安全至关重要,并将培养这些领域的下一代专家。此外,为使EIC成为现实的技术进步已经在进行中。创新的加速器、粒子跟踪和数据管理组件可能会对癌症治疗的新方法、解决其他“大数据”挑战、以及改进用于测试电池、催化剂和其他能源相关材料的加速器设施产生广泛影响。

来自EIC研究的知识将在公开的科学研究文献中发表,并提供给所有合作伙伴,包括商业合作伙伴。

为布鲁克海文的EIC提供动力的对撞机加速器基础设施也将提供给研究人员使用,这些研究人员利用粒子束生产和进行医学同位素研究,并研究模拟太空辐射的影响,以保护未来的宇航员。

吉布斯说:“我们感谢能源部选择布鲁克海文作为EIC会议的主办地,并期待与杰斐逊实验室和其他国家实验室合作完成会议。”“我们也认识到纽约州的财政承诺,帮助我们提供这一设施,并使其造福于国家和世界。”

补充说明:EIC的科学

EIC的研究将把我们对物质的理解提升到一个新的水平——超越原子核与其轨道电子之间的相互作用,这些电子和电子为我们现在每天使用的电子和信息技术提供动力,超越原子核内部的作用力。

EIC有点像原子的CT扫描仪,它能让核物理学家追踪构成原子核中质子和中子的夸克和胶子的排列。科学家们将利用从数百万次电子与质子以及大范围大原子核之间的碰撞中收集的数据来研究“强核力”,并回答物理学中其他长期存在的问题,包括质子从哪里得到“自旋”。

这种强力由类胶子携带,是自然界中最强大和最不为人所知的力——它的力量是支配当今科技的电磁力的100多倍。没有人确切地知道深入了解这种强大的力量会带来什么,但在EIC的探索中获得的知识可能会带来新的机遇。了解目前在磁共振成像中使用的质子自旋的起源,也可能产生从这一基础物理知识衍生出来的应用。

附加支持声明

“我很高兴布鲁克海文国家实验室被选中主持一项新的核物理研究设施,它将帮助我们理解把我们联系在一起的科学。电子-离子对撞机将帮助布鲁克海文继续突破边界,走在科学进步的前沿,吸引世界级科学家到长岛,并发展当地的高科技经济。”

-美国参议员柯尔斯顿·吉利布兰德

这个项目是由布鲁克黑文实验室、石溪大学和整个纽约州立大学的世界一流的科学专家使之成为可能。能源部和纽约州立大学之间的合作深深植根于多年来成功的科学和技术成就。纽约州立大学致力于尽一切可能支持EIC,帮助保持美国在物理学领域的领导地位,同时寻求创新的方法,从EIC的发现中分拆出新的公司、产品和工艺。”

——克里斯蒂娜·约翰逊,纽约州立大学校长

 

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