Fysiker temmet grundlæggende myon -partikler til en nøjagtigt kontrolleret bjælke
Fysiker temmet grundlæggende myon -partikler til en nøjagtigt kontrolleret bjælke
For første gang accelererede forskere - de tungere, ustabile, ustabile slægtninge til elektronerne - i en strengt kontrolleret bjælke, der bringer visionen om en Myon -collider et skridt tættere på virkeligheden.Et team ved Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) i Tokai fokuserede en laser på en strøm af Myons for at bringe de hurtigt bevægende partikler til stilstand. Forskerne anvendte derefter et elektrisk felt for at fremskynde disse "afkølede" myoner til ca. 4 % af lysets hastighed. Resultaterne, der endnu ikke er undersøgt af eksperter, blev offentliggjort den 15. oktober på Preprint Server ArXiv 1 .
Denne forestilling er et "stort skridt fremad" i den tilgang, der er nødvendig for at . En sådan collider kunne bruges til at udføre de ekstremt følsomme målinger, der er nødvendige for at afsløre nye fysiske fænomener. Det ville være mindre og potentielt billigere at bygge end andre partikelkollider, siger Tova Holmes, partikelfysiker ved University of Tennessee i Knoxville.
Imidlertid erMyons kortvarige elementære partikler, der næsten er identiske med elektroner, men har mere end 200 gange deres masser. I de sidste ti år har bevægelsen i retning af en kompakt Myon-collider styrket, der kunne følge med energierne eller endda overgå dem, som opnås ved enorme proton- og elektronkolleger, såsom 27 kilometerhadronhadron-collider i CERN, det europæiske laboratorium for Partchen Physics i Geneva. En 10 km lang Myon -collider kunne producere partikler, der har lige så meget energi som dem fra en 90 -kilometer protonmaskine, da Myonen er elementære partikler, hvis energi går ind i enhver kollision. I modsætning hertil er protonkollisioner mellem komponenterne.
Imidlertid er myons accelerationen ekstremt vanskelig, fordi de kun eksisterer omkring 2 mikrosekunder, før de er i en elektron og to typer Neutrinos . De bevæger sig også i forskellige retninger i forskellige hastigheder, hvilket gør det vanskeligt at temme dem i en smal, meget intensiv jet. Selvom forskere har fremskyndet Myons før, er strålerne "meget divergerende", siger co -forfatteren af undersøgelsen, Shusei Kamioka, partikelfysiker ved High Energy Accelerator Research Organization i Tsukuba, Japan. Som et resultat er strålerne for uforudsigelige til at blive brugt til følsomme målinger.For at overvinde denne hindring skød Kamioka og hans kolleger en stråle af positivt ladede Myons, antimaterie-modstykket for Myons, kaldet Antifungal, i silica-aerogel-A-svampet materiale, der ofte bruges som termisk isolering. Da de positive muoner kolliderede med elektroner i airgelen, dannede neutrale atomer af "muonium". Forskerne fyrede en laser på disse atomer for at adskille deres elektroner, hvilket gjorde dem tilbage til positive myoner, der næsten var frosne. Denne kølingsproces sikrede, at partiklernes hastigheder og retninger blev mere jævn.
Derefter brugte forskerne et elektrisk felt til at fremskynde disse bremsede myoner til en energi på 100 kilo -elektronspænding, hvilket opnåede en hastighed på ca. 4 % af lysets hastighed.
Selvom resultaterne er lovende, er der stadig en lang vej for Myon kolliderer at blive en realitet, siger Holmes. Fremgangsmåden skal skaleres for at generere endnu tættere, mere intensive stråler.
Kamioka forklarede, at han og hans kolleger udvikler den teknologi, der er nødvendig for at fremskynde Myons til 94 % af lysets hastighed og håber at opnå dette i 2028. "Dette er vores næste milepæl," siger han.
Ud over opførelsen af en fremtidig collider kunne fysikere bruge høj -energi myon -stråler i eksperimenter, der går ud over standardmodellen for partikelfysik, såsom præcise målinger af den mystiske magnetisme af Myons - som er stærkere end teoretisk forudsagt, ifølge Kamioka.
- >>
aritome, S. et al. Fortryk under >> https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).