美國研究人員成功地在一個專門的加速器測試設施內加速並儲存了首批質子束，為未來更強大的粒子對撞機鋪平了道路。根據美國粒子物理學和加速器實驗室 Fermilab 的報導，這一壯舉為高強度束流物理學、人工智能應用及未來實驗（如深地下中微子實驗）帶來了進步。這項成就是在 FAST/IOTA 加速器測試設施進行的，該設施專門設計用於探索在大型運行加速器中難以測試的實驗概念。
這標誌著我們研發計劃的一次重大進展，Fermilab 加速器研究部門主任 Jonathan Jarvis 博士表示。這種新的質子束能力使我們能夠應對在 Fermilab 加速器提高束流功率時所面臨的挑戰。FAST/IOTA，即 Fermilab 加速器科學與技術設施及可積分光學測試加速器環，作為一個專門的研發基地，確保美國在高能粒子物理學領域保持領先地位。
加速器使研究人員能夠以極高的速度推動粒子束，從而在極小的尺度上研究宇宙。然而，提高這些束流的強度和穩定性卻面臨著巨大的工程和物理挑戰。透過在配備獨特磁鐵的儲存環內循環首批質子束，科學家們現在可以探索控制和穩定高強度束流的新方法。
根據科學家的說法，實驗中的質子以大約光速的 7% 速度運行。這為在真實條件下測試加速器技術提供了機會。同時，該實驗室也透過 PIP-II 項目升級其高功率質子加速器綜合體，這一升級將支持中微子計劃，包括深地下中微子實驗。FAST/IOTA 是一個專門的研發加速器綜合體，為探索高風險、高回報的想法提供了自由。
團隊表示，這一新能力是通過安裝專用的質子注入器實現的。根據團隊的說法，它將低電壓質子源與射頻四極加速器相結合，為 IOTA 環產生束流進行實驗。研究人員可以在不影響大型生產設施運行的情況下進行測試和實驗。
升級還將幫助該設施在加速器設計和操作中先行使用人工智能。約一半的計劃現在專注於利用人工智能提升加速器的性能。團隊也在設計詳細的數位模型，以模擬真實機器的行為，這些虛擬加速器使我們能夠訓練人工智能系統以優化性能並發現新配置。
一旦研究人員在模擬中識別出有前景的策略，他們就可以直接在實體加速器上進行測試。團隊使用人工智能工具來幫助優化質子源的輸出。這是十多年前開始的願景的實現，Jarvis 在一份新聞稿中表示。我們建立了一個獨具能力的設施，將幫助指導下一代加速器的運行和設計，從 Fermilab 自己的 PIP-II 項目到全球的機器。
