Ο φυσικός εξημέρωσε τα βασικά σωματίδια Myon σε μια ακριβή ελεγχόμενη δέσμη
Ο φυσικός εξημέρωσε τα βασικά σωματίδια Myon σε μια ακριβή ελεγχόμενη δέσμη
Για πρώτη φορά, οι ερευνητές - οι βαρύτεροι, ασταθείς, ασταθές συγγενείς των ηλεκτρονίων - επιταχύνθηκαν σε μια αυστηρά ελεγχόμενη δέσμη, η οποία φέρνει το όραμα ενός Collider Myon ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα.Μια ομάδα στο Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) στο Tokai επικεντρώθηκε ένα λέιζερ σε ένα ρεύμα Myons για να φέρει τα ταχέως κινούμενα σωματίδια σε στάση. Οι ερευνητές εφάρμοσαν ένα ηλεκτρικό πεδίο για να επιταχύνουν αυτά τα "δροσισμένα" myons σε περίπου το 4 % της ταχύτητας του φωτός. Τα αποτελέσματα που δεν έχουν ακόμη εξεταστεί από εμπειρογνώμονες δημοσιεύθηκαν στις 15 Οκτωβρίου στον διακομιστή Preprint Arxiv Αυτή η απόδοση είναι ένα "μεγάλο βήμα προς τα εμπρός" στην προσέγγιση που είναι απαραίτητη για το . Ένας τέτοιος επιθεωρητής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση των εξαιρετικά ευαίσθητων μετρήσεων που είναι απαραίτητες για την αποκάλυψη νέων φυσικών φαινομένων. Θα ήταν μικρότερο και ενδεχομένως φθηνότερο να χτιστούν από άλλους colders σωματιδίων, λέει ο Tova Holmes, φυσικός σωματιδίων στο Πανεπιστήμιο του Tennessee στο Knoxville.
Ωστόσο,myons είναι βραχύβια στοιχειώδη σωματίδια που είναι σχεδόν πανομοιότυπα με τα ηλεκτρόνια, αλλά έχουν περισσότερες από 200 φορές τις μάζες τους. Τα τελευταία δέκα χρόνια, το κίνημα προς την κατεύθυνση ενός συμπαγούς συνεργάτη Myon έχει ενισχυθεί που θα μπορούσε να συμβαδίσει με τις ενέργειες ή ακόμα και να τους ξεπεράσει, οι οποίες επιτυγχάνονται από τεράστια πρωτονικά και ηλεκτρονικά κολέγια, όπως ο 27 χιλιομέτρων Hadron Hadron Conlider στο CERN, το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο για Partchen Physics στη Γενεύη. Ένας 10 χλμ. Η Myon Collider θα μπορούσε να παράγει σωματίδια που έχουν τόσο μεγάλη ενέργεια με εκείνα από μια μηχανή πρωτονίων 90 χιλιομέτρων, αφού το Myonen είναι στοιχειώδη σωματίδια, ολόκληρη η ενέργεια του οποίου πηγαίνει σε οποιαδήποτε σύγκρουση. Αντίθετα, συγκρούσεις πρωτονίων μεταξύ των συστατικών.
Ωστόσο, η επιτάχυνση των myons είναι εξαιρετικά δύσκολη επειδή υπάρχουν μόνο περίπου 2 μικροδευτερόλεπτα πριν βρίσκονται σε ένα ηλεκτρόνιο και δύο τύπους Neutrinos . Επίσης, κινούνται προς διαφορετικές κατευθύνσεις σε διαφορετικές ταχύτητες, γεγονός που καθιστά δύσκολη την εξόρυξη τους σε ένα στενό, εξαιρετικά εντατικό αεριωθούμενο τζετ. Παρόλο που οι ερευνητές έχουν επιταχύνει τα μυόνια πριν, οι ακτίνες είναι "πολύ διαφορετικές", λέει ο συνεργάτης της μελέτης, Shusei Kamioka, φυσικός σωματιδίου στον ερευνητικό οργανισμό High Energy Accelerator στην Tsukuba της Ιαπωνίας. Ως αποτέλεσμα, οι ακτίνες είναι πολύ απρόβλεπτες για να χρησιμοποιηθούν για ευαίσθητες μετρήσεις.
Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, ο Kamioka και οι συνάδελφοί του πυροβόλησαν μια δέσμη θετικά φορτισμένων Myons, το αντίστοιχο αντιμονοπωλείο των Myons, που ονομάζεται αντιμυκητιασικό, σε πυριτικό-αέρο-σπογγώδες υλικό που χρησιμοποιείται συχνά ως θερμική μόνωση. Όταν τα θετικά μιόνια συγκρούστηκαν με ηλεκτρόνια στην αεροπορική airgel, σχηματίστηκαν ουδέτερα άτομα του "μιονίου". Οι ερευνητές πυροβόλησαν ένα λέιζερ σε αυτά τα άτομα για να διαχωρίσουν τα ηλεκτρόνια τους, κάνοντάς τα πίσω σε θετικά μυόνια που ήταν σχεδόν παγωμένα. Αυτή η διαδικασία ψύξης εξασφάλισε ότι οι ταχύτητες και οι κατευθύνσεις των σωματιδίων έγιναν πιο ομοιόμορφες.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα ηλεκτρικό πεδίο για να επιταχύνουν αυτά τα επιβραδύνουν τα μυόνια σε ενέργεια 100 κιλών -ηλεκτρονίων τάσης, η οποία πέτυχε ταχύτητα περίπου 4 % της ταχύτητας του φωτός.
Παρόλο που τα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα, εξακολουθεί να υπάρχει πολύς δρόμος για να συγκρουστεί ο Myon για να γίνει πραγματικότητα, λέει ο Holmes. Η προσέγγιση θα πρέπει να κλιμακωθεί για να δημιουργηθεί ακόμη πιο κοντά, πιο εντατικές ακτίνες.
Η Kamioka εξήγησε ότι αυτός και οι συνάδελφοί του αναπτύσσουν την τεχνολογία που είναι απαραίτητη για την επιτάχυνση του Myons στο 94 % της ταχύτητας του φωτός και ελπίζουμε να το επιτύχουμε μέχρι το 2028. "Αυτό είναι το επόμενο ορόσημο", λέει.
Εκτός από την κατασκευή ενός μελλοντικού επιταχυνόμενου, οι φυσικοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν υψηλές ακτίνες Myon σε πειράματα που υπερβαίνουν το πρότυπο μοντέλο φυσικής σωματιδίων, όπως ακριβείς μετρήσεις του μυστηριώδους μαγνητισμού των Myons - που είναι ισχυρότερες από τις θεωρητικά προβλεπόμενες, σύμφωνα με την Kamioka.
- >
aritome, S. et al. Preprint κάτω από (2024).