Fisico addomesticato particelle di Myon di base a un raggio controllato con precisione
Fisico addomesticato particelle di Myon di base a un raggio controllato con precisione
Per la prima volta, i ricercatori - i parenti più pesanti, instabili e instabili degli elettroni - hanno accelerato in un raggio strettamente controllato, che porta la visione di un Myon Collider un passo avanti verso la realtà.Un team del Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) a Tokai ha concentrato un laser su un flusso di Myons per portare le particelle in rapido movimento a un punto morto. I ricercatori hanno quindi applicato un campo elettrico per accelerare questi mioni "raffreddati" a circa il 4 % della velocità della luce. I risultati che non sono stati ancora esaminati dagli esperti sono stati pubblicati il 15 ottobre sul server Preprint arxiv 1 .
Questa performance è un "grande passo avanti" nell'approccio necessario per . Tale collider potrebbe essere usato per eseguire le misurazioni estremamente sensibili che sono necessarie per scoprire nuovi fenomeni fisici. Sarebbe più piccolo e potenzialmente più economico da costruire rispetto ad altri collide di particelle, afferma Tova Holmes, fisico di particelle presso l'Università del Tennessee a Knoxville.
Tuttavia,Myons sono particelle elementari di breve durata che sono quasi identiche agli elettroni, ma hanno più di 200 volte le loro masse. Negli ultimi dieci anni, il movimento nella direzione di un Myon Collider compatto si è rafforzato che potrebbe tenere il passo con le energie o addirittura superarle, che sono raggiunti da enormi collek di protoni ed elettroni, come il Collider Hadron Hadron a 27 chilometri al CERN, il laboratorio europeo per la fisica di Partchen a Geneva. Un collider Myon lungo 10 km potrebbe produrre particelle che hanno la stessa energia di quelle di una macchina protonica di 90 chilometri, poiché Myonen sono particelle elementari, la cui energia è entrata in qualsiasi collisione. Al contrario, collisioni di protoni tra i componenti.
However, the acceleration of myons is extremely difficult because they only exist about 2 microseconds before they are in an electron and two types of Neutrinos . Si muovono anche in diverse direzioni a velocità diverse, il che rende difficile domarle in un getto stretto e altamente intensivo. Sebbene i ricercatori abbiano già accelerato i Myoni, i raggi sono "molto divergenti", afferma il co -autore dello studio, Shusei Kamioka, fisico di particelle presso l'Organizzazione per la ricerca dell'acceleratore ad alta energia a Tsukuba, in Giappone. Di conseguenza, i raggi sono troppo imprevedibili per essere utilizzati per misurazioni sensibili.
Per superare questo ostacolo, Kamioka e i suoi colleghi hanno sparato a un raggio di mioni caricati positivamente, la controparte antimaterie dei Myoni, chiamata antifungina, in materiale spugnoso di silice-aerogel-a che viene spesso usato come isolamento termico. Quando i muoni positivi si scontrarono con elettroni nell'airgel, si formarono atomi neutri di "muonium". I ricercatori hanno sparato un laser su questi atomi per separare i loro elettroni, rendendoli di nuovo in mioni positivi che erano quasi congelati. Questo processo di raffreddamento ha assicurato che le velocità e le direzioni delle particelle sono diventate più uniformi.
Quindi i ricercatori hanno utilizzato un campo elettrico per accelerare questi Myons rallentati a un'energia di una tensione elettronica di 100 chilo, che ha raggiunto una velocità di circa il 4 % della velocità della luce.
Sebbene i risultati siano promettenti, c'è ancora molta strada da parte di Myon per diventare una realtà, afferma Holmes. L'approccio dovrebbe essere ridimensionato per generare raggi ancora più vicini e intensivi.
Kamioka ha spiegato che lui e i suoi colleghi sviluppano la tecnologia necessaria per accelerare i Myoni al 94 % della velocità della luce e sperano di raggiungere questo obiettivo entro il 2028. "Questa è la nostra prossima pietra miliare", afferma.
Oltre alla costruzione di un futuro collider, i fisici potrebbero usare raggi Myon ad alta energia in esperimenti che vanno oltre il modello standard di fisica delle particelle, come misurazioni precise del misterioso magnetismo dei myoni - che è più forte del teoricamente previsto, secondo Kamioka.
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Aritome, S. et al. Preprint Under https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).