O professor de física da Universidade de Cincinnati, Alan Schwartz, aponta para um painel de quartzo de grau óptico em seu laboratório de óptica. Ele e seus alunos usaram esses painéis de quartzo para construir um novo detector para o colisor de partículas SuperKEKB do Japão. Crédito:Andrew Higley / UC Creative
Os físicos da Universidade de Cincinnati celebraram um novo recorde mundial como parte de uma equipe de pesquisa trabalhando em um colisor de partículas japonês.
O colisor SuperKEKB observou uma taxa recorde de colisões de partículas, referido como luminosidade, desde o lançamento em 2018. E isso é apenas o começo. O colisor deve bater esse recorde 40 vezes nos próximos anos, à medida que os pesquisadores tentam explicar os princípios básicos do universo.
Os físicos da UC Kay Kinoshita e Alan Schwartz estão investigando vários tópicos, incluindo matéria escura, que se acredita constituir a maior parte da matéria do universo, mas não foi observada, pelo menos diretamente.
"Esperamos que nosso experimento com acelerador possa detectar a matéria escura se ela existir de uma forma que não tenha sido sondada antes, "Kinoshita disse.
Mais colisões significam mais oportunidades de explorar quebra-cabeças da física de partículas que podem ajudar a explicar as forças fundamentais do universo:como por que a matéria prevalece sobre a antimatéria. O acelerador dispara pósitrons e elétrons uns contra os outros em torno de um anel de 3 quilômetros. Quando eles colidem, eles freqüentemente criam novos assuntos.
"Observamos a matéria escura indiretamente a partir de observações astronômicas. A questão é o que é?" Kinoshita disse. "Este experimento está procurando novos cantos de possibilidade que se abriram."
O professor de física da Universidade de Cincinnati, Alan Schwartz, e o colega de pós-doutorado da UC, Boqun Wang, montam um detector de quartzo em uma sala limpa na Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia do Japão. Crédito:UC
Os físicos de partículas estão especialmente entusiasmados com o SuperKEKB por causa de seu potencial para observar fenômenos mais incomuns.
Schwartz e seus alunos projetaram e construíram um dos detectores de partículas do colisor. Eles usaram barras de quartzo de grau óptico fabricadas com precisão que montaram no local para identificar novas partículas criadas pelas colisões.
"Este marco representa um avanço significativo no design do acelerador, "Disse Schwartz." O acelerador usa a chamada abordagem de 'nano-feixes', em que as vigas são comprimidas na direção vertical para se tornarem muito finas. "
Schwartz disse que isso aumenta muito a probabilidade de os elétrons colidirem com os pósitrons viajando uns contra os outros quase na velocidade da luz.
Schwartz disse que o SuperKEKB achatará os feixes gêmeos ainda mais para apenas 60 nanômetros, ou menos de 1% do diâmetro de um cabelo humano. Da mesma forma, o colisor irá gerar mais elétrons e pósitrons para gerar mais colisões e mais dados.
Kay Kinoshita, professora de física da Universidade de Cincinnati, está explorando a matéria escura em sua pesquisa na Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia do Japão. Crédito:Joseph Fuqua II / UC Creative
A pandemia global interrompeu as viagens internacionais dos físicos da UC. Mas o SuperKEKB continuou a funcionar, e o experimento Belle II para acumular dados, graças aos membros em todo o mundo que se revezam 24 horas para monitorar seu funcionamento remotamente. Kinoshita terminou o treinamento para supervisionar um desses turnos remotos.
"É muito intenso. Esses experimentos são incrivelmente complexos. Muitas coisas podem dar errado, " ela disse.
Mas Kinoshita tem se preparado para esse experimento em toda a sua carreira acadêmica de 38 anos. Ela trabalha com física de partículas experimental desde 1982.
"É divertido porque é desafiador. Você sabe que está trabalhando em coisas em que ninguém nunca trabalhou antes, " ela disse.
