Efterfølgeren til COMPASS-eksperimentet vil måle grundlæggende egenskaber for protonen og dens slægtninge

Protoner er en af ​​hovedbyggestenene i det synlige univers. Sammen med neutroner, de udgør kernerne i hvert atom. Endnu, flere spørgsmål rejser sig om nogle af protonens mest fundamentale egenskaber, såsom størrelsen, indre struktur og iboende spin. I december 2020, CERN Research Board godkendte den første fase ("fase-1") af et nyt eksperiment, der vil hjælpe med at løse nogle af disse spørgsmål. RAV, eller apparat til eksperimentel forskning i meson og baryon, bliver næste generations efterfølger af laboratoriets COMPASS-eksperiment.

COMPASS modtager partikelstråler fra CERNs Super Proton Synchrotron og dirigerer dem til forskellige mål for at studere, hvordan kvarker og gluoner danner hadroner (såsom protoner, pioner og kaoner) og give disse sammensatte partikler deres karakteristiske egenskaber. Ved at bruge denne tilgang, COMPASS har opnået mange vigtige resultater, herunder adskillige resultater knyttet til protonens spinstruktur og en måling af pionens polarisabilitet; polariserbarheden af ​​en hadron er i hvilken grad dens konstituerende positive og negative elektriske ladninger kan adskilles i et elektrisk felt.

AMBER vil bygge videre på COMPASS's arv og tage det til næste niveau. Ved at opgradere eksisterende COMPASS-komponenter og introducere nye detektorer og mål, samt brug af topmoderne aflæsningsteknologi, holdet bag AMBER planlægger at tage tre slags målinger i eksperimentets første fase.

Først, ved at sende myoner, tungere fætre til elektronen, på et brintmål, AMBER-holdet planlægger med høj præcision at bestemme protonens ladningsradius - omfanget af den rumlige fordeling af partiklens elektriske ladning. Denne måling ville hjælpe med at løse protonradiuspuslespillet, som opstod i 2010, da en ny måling af protonradius viste sig at være væsentligt forskellig fra de tidligere accepterede målinger.

Sekund, ved at lede protoner mod proton- og helium-4-mål, AMBER vil bestemme den lidet kendte produktionshastighed af antiprotoner, antistof modstykker til protoner, i disse kollisioner. Disse målinger vil forbedre nøjagtigheden af ​​forudsigelser af strømmen af ​​antiprotoner i kosmiske stråler, som er nødvendige for at fortolke data fra eksperimenter, der søger efter beviser for mørkt stof i strømmen af ​​antiproton kosmiske stråler.

Tredje, ved at fokusere pioner på nukleare mål, AMBER vil måle momentumfordelingerne af kvarkerne og gluonerne, der danner pionen. Disse målinger vil kaste lys over partikeldynamikken, der holder pionen sammen og i sidste ende på oprindelsen af ​​masserne af hadroner, som er kendt teknisk som fremkomsten af ​​hadronmasse.

Yderligere indsigt i fremkomsten af ​​hadronmasse forventes fra undersøgelser af kaons interne struktur i den anden fase ("fase-2") af AMBER. Disse undersøgelser kræver, at strålelinien, der føder COMPASS, opgraderes til at levere en ladet kaon-stråle med høj energi og intensitet.

Kombinationen af ​​AMBERs pion- og kaon-resultater vil føre til en bedre forståelse af samspillet mellem naturens to massegenererende mekanismer:mekanismen, der giver hadroner deres masser og Higgs-mekanismen, som forlener massive elementarpartikler med masse.