Hearst Magazines dan Yahoo mungkin akan mendapatkan komisi atau pendapatan dari beberapa item melalui tautan ini.
Inilah yang akan Anda pelajari saat membaca cerita ini: – Super Proton Synchrotron CERN memiliki resonansi “hantu”. – Dengan menggunakan matematika, fisikawan mengukur dan memodelkan bagaimana garis resonansi ini saling bersinggungan. – Memodelkan bentuk 3D dari waktu ke waktu membutuhkan sistem persamaan 4D.
Dalam penelitian yang dipublikasikan di jurnal Nature Physics, ilmuwan di CERN di Swiss dan Goethe University Frankfurt di Jerman mengumumkan bahwa mereka telah mengisolasi resonansi “hantu” yang memengaruhi perilaku partikel di dalam Super Proton Synchrotron (SPS).
Ini adalah bentuk 3D yang berubah dari waktu ke waktu, yang berarti lebih baik diukur dalam 4D. Dan rahasianya sama seperti Anda tumpah kopi saat berjalan kembali ke meja kerja Anda, atau memantulkan teman Anda dari trampoline.
SPS adalah cincin yang hampir empat mil jauhnya, berasal dari tahun 1970-an. Tapi SPS tetap penting di CERN. Pada tahun 2019, itu menerima “tumpahan balok” yang ditingkatkan, yang seperti jalur lari kendaraan untuk balok kuasa tinggi di dalam SPS.
Jadi, ketika para peneliti di balik studi 2024 menyadari adanya hantu dalam mesin, mereka tahu pentingnya untuk memetakan dan memahami untuk pekerjaan masa depan.
Hantu ini disebabkan oleh resonansi. Ketika sesuatu memiliki energi dan membuat gelombang, gelombang-gelombang tersebut dapat berinteraksi satu sama lain dan menciptakan tempat-tempat kecil aneh di mana energi diperkuat. Ketika Anda berjalan sambil membawa kopi, setiap langkah menciptakan gelombang di cairan yang akhirnya bertemu dan tumpah. Di trampoline, satu orang melompat ke “kedalam” lompatan orang lain dan direnggangkan menjadi lompatan yang jauh lebih tinggi. Dan dalam SPS, menumpahkan kopi harmonik berarti kehilangan foton-foton penting dalam yang dikenal sebagai degradasi balok.
“Dalam fisika akselerator, pemahaman tentang resonansi dan dinamika nonlinier sangat penting untuk menghindari kehilangan partikel balok,” para ilmuwan menjelaskan dalam makalah tersebut. Dan semakin rumit masalah yang dibahas semakin bertambah banyak bagian bergerak dan lebih “derajat kebebasan”. Setiap bagian yang bergerak, termasuk konektor, menghasilkan getarannya sendiri.
Degradasi balok adalah masalah besar, terutama ketika balok proton yang dibahas semakin energik dan tangguh. Dan harmonik dalam sistem kompleks memengaruhi setiap eksperimen di mana partikel berinteraksi di dalam sebuah wadah—seperti penelitian fusi nuklir di tokamak. Interferensi harmonik, oleh karena itu, juga merupakan masalah besar dalam mencoba mencapai fusi nuklir yang produktif, menciptakan titik-titik mati di mana aliran energi dapat kehilangan energi panas penting.
Di dalam SPS, partikel hanya memiliki dua derajat kebebasan, yang tidak terdengar begitu kompleks. Seperti foton-foton di dalam saluran serat optik, foton-foton SLS ini bepergian dalam lintasan keseluruhan. Tapi mereka juga bisa “mengantarkan” dalam lintasan itu, karena bahkan balok sempit atau kabel masih memiliki ketebalan. SPS bukan donat tebal, tapi masih donat nyata, daripada lingkaran dalam ilustrasi buku geometri.
Dan “melantun” itu distorsi karena faktor manusia dan kenyataan kal. SPS mungkin salah satu fasilitas utama di dunia, tapi segala sesuatu dalam ilmu harus dibuat dengan apa yang kita miliki. Magnet yang menggerakkan fasilitas-fasilitas ini tidak sempurna, bahkan fluktuasi magnetisme yang kecil bisa menyebabkan resonansi. Untuk mengkuantifikasi ini, para peneliti mengambil pengukuran dari sekitar lingkaran SPS dan menggunakan data tersebut untuk membangun model matematika yang disebut sebagai bagian Poincaré.
Di sebuah bagian Poincaré, kita menstabilkan satu elemen (dalam hal ini, sebuah “garis tetap” yang disebut oleh para peneliti dalam makalahnya) dan langkah melalui sebuah sistem, memetakan semua persinggungan elemen lain, sampai membentuk seluruh “permukaan.” Hasilnya seperti MRI tapi untuk sistem dinamis, yang bentuknya dapat berubah dengan setiap langkah—dan, dalam kasus ini, dengan penambahan waktu sebagai dimensi keempat. Dan karena resonansi dalam sistem tertutup seperti SPS berulang, studi permukaan 4D dapat berulang seperti GIF yang dibuat dengan baik.
Dalam matematika mereka, tim menemukan bahwa garis tetap bisa memprediksi di mana partikel akan berkumpul. Dengan mengambil waktu untuk mempelajari dan memodelkan fenomena ini, mereka berharap dapat membantu para peneliti yang mengembangkan strategi untuk meredam efek garis harmonik tetap.
Pekerjaan ini juga dapat membantu mereka yang membangun akselerator partikel baru mencegah menciptakan “hantu” magnet sejak awal, yang bisa menghemat banyak uang dengan menjaga balok dan data tetap utuh, dan memberikan hasil yang berkualitas lebih tinggi dengan lebih sedikit pekerjaan.
