عدسة واسعة الزاوية للعالم دون الذري ✛
في مختبر جيفرسون، تُسرَّع الإلكترونات إلى 12 GeV وتصطدم بالبروتونات لانتزاع أسرارها. لكن الكواشف الحالية تشبه كاميرات ذات مجال رؤية ضيق: إما أن ترى الكثير ولكن بشكل باهت، أو ترى بوضوح ولكن جزءًا صغيرًا جدًا. التشتت الإلكتروني هو الأداة الرئيسية، لكن الإحصائيات غير كافية للتأثيرات الدقيقة.
المطياف الجديد SoLID (Solenoidal Large Intensity Device) يغير قواعد اللعبة. إنه عدسة واسعة الزاوية للعالم دون الذري: القبول الكبير — أي نسبة الجسيمات التي يلتقطها الكاشف — يقترن بلمعان يصل إلى $10^{39}$ سم^-2 ث^-1، وهو مقياس لشدة التصادمات. للمقارنة، كان لمعان مصادم الهادرونات الكبير عند تشغيله أقل بخمس مراتب من حيث الحجم. سيجمع SoLID الإلكترونات المتناثرة والجسيمات الناتجة في نطاق واسع من الزوايا دون فقدان الوضوح.
المهام الرئيسية الثلاث لـ SoLID هي ثلاث عدسات مختلفة في إطار واحد. الأولى: التصوير المقطعي ثلاثي الأبعاد للنيوكليون عبر التشتت العميق غير المرن شبه التضميني: بقياس ليس فقط الإلكترون المتناثر ولكن أيضًا الهادرون المنبعث، يستعيد الفيزيائيون التوزيع الزخمي للكواركات والغلوونات. الثانية: إنتاج ميزون J/ψ بالقرب من العتبة: عملية نادرة تفتح الوصول إلى عوامل الشكل الجرافيتونية للغلوونات، وهي خصائص توزيع الكتلة والضغط داخل البروتون. الثالثة: انتهاك التكافؤ في التشتت العميق غير المرن: الاختلاف في تشتت الإلكترونات اليمنى واليسرى، وهو حساس للتفاعلات الضعيفة والفيزياء الجديدة المحتملة.
قبل SoLID، كان المجربون أمام خيار: إما قبول كبير أو لمعان عالٍ. يلتقط CLAS12 و GlueX العديد من الجسيمات لكنهما يعملان عند لمعان معتدل حوالي $10^{35}$ سم^-2 ث^-1. المطيافات المغناطيسية HRS و SBS و HMS و SHMS تعطي دقة عالية لكن قبولها صغير. ولأول مرة، يجمع SoLID بين الصفتين معًا، مما يفتح الطريق لقياسات كانت مستحيلة سابقًا بسبب نقص الإحصائيات. سيسمح هذا بتضييق الشكوك في دوال توزيع الكواركات والغلوونات بشكل حاد، وكذلك اختبار النموذج القياسي عند الطاقات المنخفضة حيث قد تختبئ آثار تفاعلات جديدة.
عدسة SoLID واسعة الزاوية موجهة نحو قلب المادة. بعد بضع سنوات، سيبدأ في جمع ضوء الأحداث دون الذرية، وعندها سيتوقف البروتون عن كونه بقعة ضبابية، وسنرى ميكانيكاه الداخلية بوضوح غير مسبوق.
سيصل لمعان SoLID في تجربة PVDIS إلى $10^{39}$ سم^-2 ث^-1، وهذا تقريبًا كما لو أن $10^{39}$ جسيمًا تمر عبر الهدف لكل سنتيمتر مربع كل ثانية. للمقارنة، كان لمعان مصادم الهادرونات الكبير عند تشغيله حوالي $10^{34}$ سم^-2 ث^-1، أي أقل بخمس مراتب من حيث الحجم.