Физикът опитомява основните частици на мион на прецизно контролиран лъч

Физикът опитомява основните частици на мион на прецизно контролиран лъч

Екип от Япония за изследователски комплекс за ускорител на Япония (J-PARC) в Токай фокусира лазер върху поток от Myons, за да приведе бързо движещите се частици. След това изследователите приложиха електрическо поле, за да ускорят тези „охладени“ миони до около 4 % от скоростта на светлината. Резултатите, които все още не са разгледани от експерти, бяха публикувани на 15 октомври на препространния сървър Arxiv 1 .

This performance is a "big step forward" in the approach that is necessary to Myonkollider . Такъв сблъсък може да се използва за извършване на изключително чувствителните измервания, които са необходими за разкриване на нови физически явления. Би било по -малко и потенциално по -евтино да се изгради от други сблъсъци на частици, казва Това Холмс, физик на частиците в Университета в Тенеси в Ноксвил.

Myons са краткотрайни елементарни частици, които са почти идентични с електроните, но имат повече от 200 пъти техните маси. През последните десет години движението в посока на компактния мион сблъсък се засили, което би могло да бъде в крак с енергиите или дори да ги надмине, които се постигат от огромни протонни и електронни колеги, като 27-километровия адронен адронен сблъсък в CERN, Европейската лаборатория за Partchen Physics в Женева. Колдер с дълъг 10 км може да произвежда частици, които имат толкова енергия, колкото тези от 90 -километрова протонна машина, тъй като Myonen са елементарни частици, цялата енергия на която преминава във всеки сблъсък. За разлика от това, протонните сблъсъци между компонентите.

Въпреки това, ускорението на Myons е изключително трудно, тъй като те съществуват само около 2 микросекунди, преди да са в електрон и два вида неутрино . Те също се движат в различни посоки с различни скорости, което затруднява укротяването им в тесен, силно интензивен струй. Въпреки че изследователите преди са ускорили Майон, лъчите са "много различни", казва съавторът на изследването, Shusei Kamioka, физик на частиците в организацията за изследване на високоенергийния ускорител в Цукуба, Япония. В резултат на това лъчите са твърде непредсказуеми, за да се използват за чувствителни измервания.

За да преодолеят това препятствие, Камиока и неговите колеги изстреляха лъч от положително заредени Мион, колегата на Антиматери на мионите, наречен противогъбичен, в силициев аерогел-гъсто материал, който често се използва като термична изолация. Когато положителните муони се сблъскаха с електрони в аерогела, се образуваха неутрални атоми на "муоний". Изследователите изстреляха лазер по тези атоми, за да отделят електроните си, като ги върнаха в положителни миони, които бяха почти замразени. Този процес на охлаждане гарантира, че скоростите и направленията на частиците стават по -равномерни.

Тогава изследователите използваха електрическо поле, за да ускорят тези забавени миони до енергия от 100 килограмонско напрежение, което постигна скорост от около 4 % от скоростта на светлината.

Въпреки че резултатите са обещаващи, все още има дълъг път Myon да се сблъска да се превърне в реалност, казва Холмс. Подходът трябва да бъде мащабиран, за да се генерира още по -близки, по -интензивни лъчи.

Камиока обясни, че той и неговите колеги развиват технологията, която е необходима за ускоряване на Мион до 94 % от скоростта на светлината, и се надяват да постигнем това до 2028 г. „Това е следващият ни етап“, казва той.

В допълнение към изграждането на бъдещ сблъсък, физиците могат да използват високоенергийни мионни лъчи в експерименти, които надхвърлят стандартния модел на физиката на частиците, като прецизни измервания на мистериозния магнетизъм на мионите - който е по -силен от теоретично предвидения, според Камиока.

1. aritome, S. et al. Предварителна част под https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).

Изтеглете справки