Physicien apprivoisé les particules de base Myon à un faisceau contrôlé précisément

Veröffentlicht:

Von:

Pour la première fois, les chercheurs au Japon ont accéléré des myons instables dans un faisceau contrôlé précisément, ce qui représente une étape importante pour les futurs Myon entrent en collision.
(Symbolbild/natur.wiki)
Pour la première fois, les chercheurs - les parents plus lourds, instables et instables des électrons - accélérés dans un faisceau strictement contrôlé, ce qui fait plus près de la vision d'un collision Myon.

Une équipe du Japan Proton Accelerator Research Complex (J-Parc) à Tokai a concentré un laser sur un flux de myons afin d'amener les particules en mouvement rapide à l'arrêt. Les chercheurs ont ensuite appliqué un champ électrique pour accélérer ces myons "refroidis" à environ 4% de la vitesse de la lumière. Les résultats qui n'ont pas encore été examinés par des experts ont été publiés le 15 octobre sur le serveur Preprint Arxiv 1 .

Cette performance est un "grand pas en avant" dans l'approche qui est nécessaire à . Un tel collision pourrait être utilisé pour effectuer les mesures extrêmement sensibles qui sont nécessaires pour découvrir de nouveaux phénomènes physiques. Il serait plus petit et potentiellement moins cher à construire que les autres collideurs de particules, explique Tova Holmes, physicienne des particules à l'Université du Tennessee à Knoxville.

Cependant,

Myons sont des particules élémentaires de courte durée qui sont presque identiques aux électrons, mais qui ont plus de 200 fois leurs masses. Au cours des dix dernières années, le mouvement dans le sens d'un collisionneur compact Myon s'est renforcé qui pourrait suivre les énergies ou même les dépasser, qui sont obtenus par d'énormes collèges de proton et d'électrons, comme le colon Hadron Hadron à 27 kilomètres au Cern, le Laboratoire européen pour la physique de Parts de Partchen à Genève. Un collision Myon de 10 km de long pourrait produire des particules qui ont autant d'énergie que celles d'une machine à protons à 90 kilomètres, car Myonen sont des particules élémentaires, dont l'énergie entière entre dans toute collision. En revanche, les collisions de protons entre les composants.

Cependant, l'accélération des myons est extrêmement difficile car elles n'existent qu'environ 2 microsecondes avant d'être dans un électron et deux types de neutrinos . Ils se déplacent également dans différentes directions à différentes vitesses, ce qui rend difficile les apprivoiser dans un jet étroit et très intensif. Bien que les chercheurs aient déjà accéléré les Myons, les rayons sont "très divergents", explique le co-auteur de l'étude, Shusei Kamioka, physicien des particules de l'Organisation de recherche sur l'accélérateur à haute énergie à Tsukuba, au Japon. En conséquence, les rayons sont trop imprévisibles pour être utilisés pour des mesures sensibles.

Pour surmonter cet obstacle, Kamioka et ses collègues ont tiré un faisceau de Myons chargés positivement, la contrepartie antimaterie des Myons, appelée antifongique, dans la silice-aerogel-un matériau spongieux qui est souvent utilisé comme isolation thermique. Lorsque les muons positifs sont entrés en collision avec des électrons dans l'aérogel, des atomes neutres de "muonium" se sont formés. Les chercheurs ont tiré un laser sur ces atomes pour séparer leurs électrons, les ramenant à des myons positifs qui étaient presque gelés. Ce processus de refroidissement a permis que les vitesses et les directions des particules devenaient plus uniformes.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé un champ électrique pour accélérer ces Myons ralentis à une énergie de 100 kilo-tension électronique, ce qui a atteint une vitesse d'environ 4% de la vitesse de la lumière.

Bien que les résultats soient prometteurs, il y a encore un long chemin pour que Myon entre en collision de devenir une réalité, explique Holmes. L'approche devrait être mise à l'échelle afin de générer des rayons encore plus proches et plus intensifs.

Kamioka a expliqué que lui et ses collègues développent la technologie nécessaire pour accélérer les Myons à 94% de la vitesse de la lumière, et espérer y parvenir d'ici 2028. "C'est notre prochain jalon", dit-il.

En plus de la construction d'un futur collisionneur, les physiciens pourraient utiliser des rayons de myon à haute énergie dans des expériences qui dépassent le modèle standard de physique des particules, tels que des mesures précises du magnétisme mystérieux des Myons - qui est plus fort que théoriquement prédit, selon Kamioka.

  1. aritome, S. et al. Preprint sous https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).

    2. Télécharger des références