El físico domesticó las partículas básicas de Myon a un haz controlado con precisión
El físico domesticó las partículas básicas de Myon a un haz controlado con precisión
Por primera vez, los investigadores, los parientes más pesados, inestables e inestables de los electrones, aceleraron en un haz estrictamente controlado, lo que acerca a la visión de un colisionador de Myon un paso más cerca de la realidad.Un equipo en el Complejo de Investigación del Acelerador de Proton Japón (J-PARC) en Tokai centró un láser en una corriente de Myons para poner las partículas de movimiento rápido en punto. Luego, los investigadores aplicaron un campo eléctrico para acelerar estos Myon "enfriados" a aproximadamente el 4 % de la velocidad de la luz. Los resultados que aún no han sido examinados por los expertos fueron publicados el 15 de octubre en el servidor Preprint arxiv 1 .
Este rendimiento es un "gran paso adelante" en el enfoque que es necesario para . Tal colider podría usarse para llevar a cabo las mediciones extremadamente sensibles que son necesarias para descubrir nuevos fenómenos físicos. Sería más pequeño y potencialmente más barato de construir que otros colidores de partículas, dice Tova Holmes, físico de partículas de la Universidad de Tennessee en Knoxville.
Sin embargo,Myons son partículas elementales de corta duración que son casi idénticas a los electrones, pero tienen más de 200 veces sus masas. En los últimos diez años, el movimiento en la dirección de un colisionador de Myon compacto se ha fortalecido que podría mantenerse al día con las energías o incluso superarlas, que se logran en grandes colegas de protones y electrones, como el colider de hadrones de 27 kilómetros en el CERN, el Laboratorio Europeo de Partchen Física en Ginebra. Un colisionador Myon de 10 km de largo podría producir partículas que tienen tanta energía que las de una máquina de protones de 90 kilómetros, ya que Myonen son partículas elementales, cuya energía entra en cualquier colisión. En contraste, las colisiones de protones entre los componentes.
Sin embargo, la aceleración de Myons es extremadamente difícil porque solo existen alrededor de 2 microsegundos antes de que estén en un electrón y dos tipos de Neutrinos . También se mueven en diferentes direcciones a diferentes velocidades, lo que dificulta domarlos en un chorro estrecho y altamente intensivo. Aunque los investigadores han acelerado a Myon antes, los rayos son "muy divergentes", dice el co -autor del estudio, Shusei Kamioka, físico de partículas de la organización de investigación de aceleradores de alta energía en Tsukuba, Japón. Como resultado, los rayos son demasiado impredecibles para ser utilizados para mediciones sensibles.
Para superar este obstáculo, Kamioka y sus colegas dispararon un haz de Myons cargados positivamente, la contraparte de los antimaterales de los Myons, llamado antifúngico, en sílice-aerogel-un material esponjoso que a menudo se usa como aislamiento térmico. When the positive muons collided with electrons in the aerogel, neutral atoms of "Muonium" formed. Los investigadores dispararon un láser sobre estos átomos para separar sus electrones, convirtiéndolos en Myon positivos que estaban casi congelados. Este proceso de enfriamiento aseguró que las velocidades y direcciones de las partículas se volvieron más pares.
Luego, los investigadores usaron un campo eléctrico para acelerar estos Myons lentos a una energía de 100 kilo -electrones de voltaje, que alcanzó una velocidad de aproximadamente el 4 % de la velocidad de la luz.
Aunque los resultados son prometedores, todavía hay un largo camino para que Myon choca se convierta en una realidad, dice Holmes. El enfoque tendría que escalarse para generar rayos más cercanos y más intensivos.
Kamioka explicó que él y sus colegas desarrollan la tecnología que es necesaria para acelerar a Myon al 94 % de la velocidad de la luz, y esperan lograr esto para 2028. "Este es nuestro próximo hito", dice.
Además de la construcción de un futuro colider, los físicos podrían usar rayos myon de alta energía en experimentos que van más allá del modelo estándar de física de partículas, como las mediciones precisas del misterioso magnetismo de los miones, que es más fuerte que teóricamente predicho, según Kamioka.
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Aritome, S. et al. Preprint en >>>>> https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).