世界初の偏光電子－プロトン衝突機、すなわち電子－イオン衝突機（Electron-Ion-Collider、略称 EIC）が現在建設中であり、その巨大な ePIC 検出器を支えるために 1,000 個以上の結晶が調達されています。この粒子加速器は、アメリカ合衆国エネルギー省（DOE）のブルックヘブン国立研究所（Brookhaven National Laboratory、略称 BNL）とジェファーソン研究所（Jefferson Lab）が共同で建設しており、初めての長期調達として 1,069 個の鉛チタン酸塩結晶が成功裏に納入され、受け入れられました。これらの結晶は ePIC 検出器の一部となります。
運用が開始されると、この衝突機は電子をイオンに衝突させ、科学者が可視物質の基本的な構成要素を研究するのを助けると報告されています。これらの結晶は、電子エンドキャップ電磁カロリメーター（Electron Endcap Electromagnetic Calorimeter、略称 EEEMCAL）の主要部分に使用され、この装置は ePIC の複数の検出システムの一つです。
ブルックヘブン研究所の物理学者であり、ePIC 検出器の電磁カロリメーターの責任者であるアレクサンダー・バジレフスキー（Alexander Bazilevsky）は、このカロリメーターが主にビーム流によって散乱された電子を測定することを述べています。彼は次のように説明しています。「このようなカロリメーターは非常にコンパクトで、非常に正確で、非常に高速で、放射線に耐えられる必要があります。」科学者によれば、EIC は反対方向に循環する二つの粒子（イオンと電子）を持ち、二つのビームが ePIC 内で 10 ナノ秒ごとに衝突し、このシステムのサイズは家のようで、これらの衝突の結果を記録します。
同時に、EEEMCAL は収集された電子のエネルギーを測定します。
EIC は粒子物理学研究の新たなマイルストーンとなる
鉛チタン酸塩結晶は、これらの要求を満たす最も実用的な技術です。完成したカロリメーターには約 3,000 個のカスタム成長結晶が必要であり、これらの結晶の生産には数年を要するため、DOE はその調達を長期プロジェクトとして位置づけました。2024 年 4 月、DOE は長期調達の道を開き、最初の注文をチェコの合成結晶製造業者 Crytur のアメリカ支社に発注しました。毎月約 100 ～ 120 個の結晶が納入され、第一段階は 2 月に終了し、合計 1,069 個の結晶が受け取られました。
このプロセスを進める研究者ジョシュア・クラフツ（Joshua Crafts）は、「Crytur は初期サンプルのバッチを送付し、私たちはそれを処理しました。これにより作業フローが確立され、全員が結晶の質をテストする全体的なプロセスに満足できるようになり、ジェファーソン研究所、ブルックヘブン研究所、Crytur の間で良好なコミュニケーションが行われました。」と強調しています。
研究者たちは、各結晶を測定し、テストして、検出器の要求を満たしていることを確認します。クラフツは、これまでのところ拒否された結晶はないと述べています。「私たちの全体的な質目標を達成できなかった結晶はありません。」このプロジェクトは、科学者たちが最初の結晶に対してより包括的なテストを行うことで進展し、研究者たちは検出器の機械設計を続け、その後フレームの製作を行います。完成すれば、ePIC は物理学者に普通物質を形作る粒子と力を観察する新たな視点を提供する可能性があります。
EIC はプロトン構造の深い研究を推進する
EIC は、クォークとグルーオンがプロトンや他の粒子の内部でどのように配置されているかを調査します。各結晶が到着すると、測定と質量テストが行われ、検出器の厳しい要求を満たしていることが確認されます。アメリカ合衆国カトリック大学のタニャ・ホルン博士によれば、EIC は科学者がメソンやバリオンの構造を研究し、プロトンのスピンに関する高精度の研究を追求することを可能にします。ホルンは、「EIC の非常に興奮する方向の一つは、私たちがこれらのプロセスを研究する機会を持っていることだと思います。」と述べています。この衝突機は、ブルックヘブンの相対論的重イオン衝突機（RHIC）の大規模コンポーネントを再利用し、最近最終実験運転を完了しました。
バジレフスキーはプレスリリースで次のようにまとめています。「それは、私たちにプロトン内部のより深い観察を提供し、最終的な精度で、プロトン構造研究の新たなレベルへと私たちを導くでしょう。」