Füüsik taltsutas põhilisi Myoni osakesi täpselt kontrollitud tala

Füüsik taltsutas põhilisi Myoni osakesi täpselt kontrollitud tala

Tokai Jaapani prootonkiirendi uurimiskompleksi (J-PARC) meeskond keskendus Myonsi voolule laseriga, et viia kiiresti liikuvad osakesed seisma. Seejärel rakendasid teadlased elektrivälja, et kiirendada neid "jahutatud" müonit umbes 4 % -ni valguse kiirusest. Tulemused, mida eksperdid pole veel uuritud, avaldati 15. oktoobril Preprint Serveri arxiv 1 .

See jõudlus on "suur samm edasi" lähenemisviisis, mis on vajalik myonkollider . Sellist põrkerit saaks kasutada äärmiselt tundlike mõõtmiste läbiviimiseks, mis on vajalikud uute füüsiliste nähtuste paljastamiseks. Knoxville'is Tennessee ülikooli osakeste füüsik Tova Holmes väidab, et see oleks väiksem ja potentsiaalselt odavam kui teised osakeste kokkupõrked.

müonid on lühiajalised elementaarsed osakesed, mis on peaaegu identsed elektronidega, kuid millel on rohkem kui 200 korda massi. Viimase kümne aasta jooksul on liikumine kompaktse Myon Collideri suunas tugevnenud, mis võiks sammu pidada või isegi neid ületada, mille saavutavad tohutu prooton- ja elektronikolleekid, näiteks 27-kilomeetri pikkune Hadron Hadron Collider, Cern, Euroopa Partcheni füüsika laboratoorium Genefis. 10 km pikkune Myon Collder võib toota osakesi, millel on sama palju energiat kui 90 -kiilomeetrist prootonmasinast, kuna münen on elementaarsed osakesed, mille kogu energia läheb igasse kokkupõrkesse. Seevastu prooton põrkub komponentide vahel.

Myonsi kiirendus on aga äärmiselt keeruline, kuna need eksisteerivad ainult umbes 2 mikrosekundit enne, kui need on elektronides, ja kahte tüüpi neutriinod . Samuti liiguvad nad erinevates kiirustes erinevates suundades, mis raskendab nende taltsutamist kitsasse, väga intensiivsesse reaktiivlennuki. Ehkki teadlased on müonid varem kiirendanud, on kiired "väga erinevad", väidab uuringu kaasrautor, SHUSEI Kamioka, osakeste füüsik kõrge energiakiirendi uurimisorganisatsioonis Jaapanis Tsukubas. Selle tulemusel on kiired tundlike mõõtmiste jaoks kasutamiseks liiga ettearvamatud.

Selle tõkke ületamiseks tulistasid Kamioka ja tema kolleegid positiivselt laetud müonide, müonide antifänni, mida nimetatakse seenevastaseks, räni-aerogeeli-aerogeeli-arogeel-a-spongy materjali, mida sageli kasutatakse termilise isolatsioonina. Kui positiivsed kutid põrkusid lennuki elektronidega kokku, moodustusid "muooniumi" neutraalsed aatomid. Teadlased tulistasid nende aatomite laser oma elektronide eraldamiseks, muutes nad tagasi positiivseteks müoniteks, mis olid peaaegu külmunud. See jahutusprotsess tagas, et osakeste kiirused ja suunad muutusid ühtlasemaks.

Seejärel kasutasid teadlased nende aeglustunud müonide kiirendamiseks elektrivälja 100 -kilolise pingega, mis saavutas kiiruse umbes 4 % valguse kiirusest.

Ehkki tulemused on paljutõotavad, on Myoni põrkumise reaalsuseks veel pikk tee, ütleb Holmes. Veel lähedasemate ja intensiivsemate kiirete kiirete kiirte genereerimiseks tuleks lähenemisviis skaleerida.

Kamioka selgitas, et tema ja ta kolleegid arendavad Myonsi kiirendamiseks vajalikku tehnoloogiat, kuni 94 % valguse kiirusest, ja loodavad seda saavutada 2028. aastaks. "See on meie järgmine verstapost," ütleb ta.

Lisaks tulevase kokkupõrke ehitamisele võiksid füüsikud kasutada ka eksperimentides, mis ületavad osakeste füüsika standardmudelit, näiteks müonide müstilise magnetilisuse täpsed mõõtmised - mis on Kamioka sõnul tugevam kui teoreetiliselt ennustatud, täpsed mõõtmised.

1. ahista, S. et al. Eeltrükk alla Laadige alla viited