Fermilab

laboratoř částicové fyziky

Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) je speciální laboratoř Ministerstva energetiky Spojených států pro výzkum fyziky částic s vysokou energií. Je od roku 2007 provozována Fermiho výzkumnou aliancí (Fermi Research Alliance), což je společný podnik University of Chicago a Asociace univerzitního výzkumu (Universities Research Association – URA). Nachází se na okraji města Batavia v Illinois poblíž Chicaga.

Fermilab
Fermilab.jpg
SídloBatavia, 605 10, USA
Souřadnice
Mateřská organizaceMinisterstvo energetiky Spojených států amerických
Oficiální webwww.fnal.gov
Logo Wikimedia Commons multimediální obsah na Commons
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Tevatron, umístěný ve Fermilab, byl až do roku 2008, kdy byl zahájen provoz LHC u Ženevy, nejsilnějším urychlovačem částic na světě. Protony a antiprotony urychloval na 980 GeV a kolize proton-proton realizoval s energií až 1.96 TeV, čímž se stal prvním zařízením, které dosáhlo teraelektronvoltové energie.[1] Byl se svými 6,3 km délky čtvrtým nejdelším urychlovačem na světě. Jedním z nejdůležitějších objevů, realizovaných na Tevatronu, byl objev top quarku v roce 1995.[2] Jeho činnost byla ukončena v roce 2011. Od té doby je nejsilnějším zařízením Fermilab jejich hlavní injektor s obvodem 3,3 km.[3] V roce 2020 byla zahájena stavba nového (lineárního) urychlovače PIP-II.[4]

Fermilab provozuje řadu experimentů s neutriny, například MicroBooNE (Micro Booster Neutrino Experiment), ICARUS (Imaging Cosmic and Rare Underground Signals), NOνA (NuMI Off-Axis νe Appearance) a Muon g-2. Již ukončené experimenty zahrnují MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), MINOS+, MiniBooNE, SciBooNE (SciBar Booster Neutrino Experiment) a SeaQuest. Detektorem pro experiment MiniBooNE byla koule 12 m v průměru, naplněná 800 tunami minerálního oleje, obalená 1520 fotomultiplikátorovými detektory. Experiment zachytil asi 1 milion neutrinových událostí každý rok. SciBooNE byl instalován na témže neutrinovém paprsku, ale měl vylepšené detektory. Pro experimenty NOvA a MINOS byl instalován jiný, intenzivnější neutrinový paprsek, který procházel Zemí 732 km až k Soudan Mine a k Ash River v Minnesotě, kde byl umístěn vzdálený detektor NOvA. V roce 2017 byl z CERN do Fermilab přemístěn neutrinový experiment ICARUS, s plánovaným začátkem provozu v roce 2020.[5][6]

Fermilab se také zabývá výzkumem kvantové informatiky,[7] k čemuž v roce 2019 založila tzv. Fermilab Quantum Institute.[8] Od roku 2020 je ve Fermilab také umístěno středisko pro výzkum materiálů pro kvantovou superkonduktivitu (SQMS – Superconducting Quantum and Materials Science) center.[9]

Současný výzkumEditovat

Fermilab ukončil a odstranil experiment s CDF (Collider Detector at Fermilab),[10] aby udělal místo pro IARC (Illinois Accelerator Research Center).[11] Stavební práce byly zahájeny na experimentech LBNF/DUNE a PIP-II, zatímco experimenty NOνA a Muon g−2 pokračují ve sběru dat.[12] Laboratoř také pokračuje ve výzkumu v oboru kvantové informatiky, včetně vývoje teleportační technologie[13] pro kvantový internet a prodlužování životnosti supravodivých rezonátorů pro použití v kvantových počítačích.[14]

Muon g−2Editovat

Muon g−2: (výslovnost “gé mínus dva”) je experiment částicové fyziky, mající za cíl změření anomálního magnetického momentu mionu s přesností na 0,14 ppm, což by měl být citlivý test standardního modelu. Fermilab tím pokračuje v experimentu, prováděném v Brookhaven National Laboratory, který měřil anomální magnetický dipólový moment muonu.

Experiment začal sběr dat ve Fermilab v roce 2018.[15] V roce 2021 laboratoř oznámila, že výsledky úvodní studie odporují standardnímu modelu a mají potenciál objevu nových fyzikálních sil a částic.[16][17][18][19]

OdkazyEditovat

ReferenceEditovat

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Fermilab na anglické Wikipedii.

  1. SHILTSEV, V. Achievements and Lessons from Tevatron. arXiv:1205.0536 [physics]. 2012-05-02. ArXiv: 1205.0536. Dostupné online [cit. 2021-04-09]. 
  2. BANDURIN, Dmitry; BERNARDI, Gregorio; GERBER, Cecilia. Review of Physics Results from the Tevatron. International Journal of Modern Physics A. 2015-02-28, roč. 30, čís. 06, s. 1541001. ArXiv: 1409.4861. Dostupné online [cit. 2021-04-09]. ISSN 0217-751X. DOI 10.1142/S0217751X15410018. 
  3. BROWN, Bruce. Current and Future High Power Operation of Fermilab Main Injector [online]. [cit. 2021-02-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  4. BIRON, Lauren. Two construction projects reach major milestones at Fermilab [online]. United States Government [cit. 2021-02-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ICARUS neutrino experiment to move to Fermilab
  6. STEFFEL, Catherine N. ICARUS prepares to chase a fourth neutrino [online]. symmetrymagazine.org, March 2, 2020 [cit. 2020-03-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. CAINE, Paul. Argonne, Fermilab at Forefront of ‘Transformational’ Quantum Research. news.wttw.com. WTTW, 1 September 2020. Dostupné online [cit. 9 March 2021]. (anglicky) 
  8. SALLES, Andre. Fermilab launches new institute for quantum science [online]. United States Government [cit. 2021-03-09]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. BIRON, Lauren. White House Office of Technology Policy, National Science Foundation and Department of Energy announce over $1 billion in awards for artificial intelligence and quantum information science research institutes [online]. United States Government [cit. 2021-03-09]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. AYSHFORD, Emily. Retired equipment lives on in new physics experiments. www.symmetrymagazine.org. Symmetry, 30 January 2019. Dostupné online [cit. 25 February 2021]. (anglicky) 
  11. KROC, Thomas K.; COOPER, Charlie A. Illinois Accelerator Research Center. arXiv:1705.00073 [physics]. 2017-04-28. ArXiv: 1705.00073. Dostupné online [cit. 2021-04-09]. 
  12. BIRON, Lauren. Two construction projects reach major milestones at Fermilab [online]. United States Government [cit. 2021-02-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  13. VALIVARTHI, Raju; DAVIS, Samantha; PENA, Cristian. Teleportation Systems Towards a Quantum Internet. PRX Quantum. 2020-12-04, roč. 1, čís. 2, s. 020317. ArXiv: 2007.11157. Dostupné online [cit. 2021-04-09]. ISSN 2691-3399. DOI 10.1103/PRXQuantum.1.020317. 
  14. ROMANENKO, A. Three-Dimensional Superconducting Resonators at T < 20 mK with Photon Lifetimes up to τ = 2 s. Physical Review Applied. March 2020. DOI 10.1103/PhysRevApplied.13.034032. (anglicky) 
  15. MARTIN, Bruno. Fermilab’s Muon g-2 experiment officially starts up [online]. United States Government [cit. 2021-02-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. OVERBYE, Dennis. Finding From Particle Research Could Break Known Laws of Physics - It’s not the next Higgs boson — yet. But the best explanation, physicists say, involves forms of matter and energy not currently known to science.. The New York Times. April 7, 2021. Dostupné online [cit. April 7, 2021]. (anglicky) 
  17. MARC, Tracy. First results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics. Fermilab. April 7, 2021. Dostupné online [cit. April 7, 2021]. (anglicky) 
  18. Fyzika je na prahu objevu nové síly prostupující náš vesmír - Novinky.cz. www.novinky.cz [online]. [cit. 2021-04-09]. Dostupné online. 
  19. WAGNER, Vladimír. Magnetka mionu míří k nové fyzice. www.osel.cz [online]. 2021-04-08 [cit. 2021-04-14]. Dostupné online. 

Externí odkazyEditovat