Natuurkundige getemde basismyon -deeltjes tot een nauwkeurig gecontroleerde balk
Natuurkundige getemde basismyon -deeltjes tot een nauwkeurig gecontroleerde balk
Voor het eerst versnelden onderzoekers - de zwaardere, onstabiele, onstabiele familieleden van de elektronen - in een strikt gecontroleerde balk, die de visie van een Myon Collider een stap dichter bij de realiteit brengt.Een team van het Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) in Tokai concentreerde een laser op een stroom van Myons om de snel bewegende deeltjes tot stilstand te brengen. De onderzoekers pasten vervolgens een elektrisch veld toe om deze "gekoelde" Myons te versnellen tot ongeveer 4 % van de lichtsnelheid. De resultaten die nog niet door experts zijn onderzocht, werden op 15 oktober gepubliceerd op de Preprint-server arxiv 1 .
Deze uitvoering is een "grote stap voorwaarts" in de aanpak die nodig is voor data-trackcategory Myonkollider . Een dergelijke botser kan worden gebruikt om de extreem gevoelige metingen uit te voeren die nodig zijn om nieuwe fysische fenomenen te ontdekken. Het zou kleiner en potentieel goedkoper zijn om te bouwen dan andere botsers van deeltjes, zegt Tova Holmes, deeltjesfysicus aan de Universiteit van Tennessee in Knoxville.
Myons zijn echter kortstondige elementaire deeltjes die bijna identiek zijn aan elektronen, maar meer dan 200 keer hun massa hebben. In the past ten years, the movement in the direction of a compact myon collider has strengthened that could keep up with the energies or even surpass them, which are achieved by huge proton and electron colleks, such as the 27-kilometer Hadron Hadron Collider at CERN, the European Laboratory for Partchen Physics at Geneva. Een 10 km lange Myon Collider zou deeltjes kunnen produceren die net zoveel energie hebben als die uit een protonenmachine van 90 -kilometer, omdat Myonen elementaire deeltjes zijn, waarvan de hele energie in elke botsing gaat. Protonbotsingen tussen de componenten daarentegen.
De versnelling van Myons is echter extreem moeilijk omdat ze slechts ongeveer 2 microseconden bestaan voordat ze zich in een elektron bevinden en twee soorten Neutrino's . Ze bewegen ook in verschillende richtingen in verschillende snelheden, waardoor het moeilijk is om ze te temmen in een smalle, zeer intensieve jet. Hoewel onderzoekers eerder Myons hebben versneld, zijn de stralen "zeer uiteenlopen", zegt de co -auteur van de studie, Shusei Kamioka, deeltjesfysicus bij de High Energy Accelerator Research Organisation in Tsukuba, Japan. Als gevolg hiervan zijn de stralen te onvoorspelbaar om te worden gebruikt voor gevoelige metingen.
Om deze hindernis te overwinnen, schoten Kamioka en zijn collega's een straal van positief geladen Myons, de antimaterie-tegenhanger van de Myons, genaamd Antifungal, in silica-aerogel-a spongachtig materiaal dat vaak wordt gebruikt als thermische isolatie. Toen de positieve muonen in botsing kwamen met elektronen in het airgel, vormden neutrale atomen van "muonium". De onderzoekers schoten een laser op deze atomen om hun elektronen te scheiden, waardoor ze weer positieve Myons waren die bijna bevroren waren. Dit koelproces zorgde ervoor dat de snelheden en aanwijzingen van de deeltjes meer gelijk werden.
Vervolgens gebruikten de onderzoekers een elektrisch veld om deze te versnellen, vertraagden Myons tot een energie van 100 kilo -elektronenspanning, die een snelheid van ongeveer 4 % van de lichtsnelheid bereikte.
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, is er nog een lange weg voor Myon Collides om een realiteit te worden, zegt Holmes. De aanpak zou moeten worden geschaald om nog nauwere, intensievere stralen te genereren.
Kamioka legde uit dat hij en zijn collega's de technologie ontwikkelen die nodig is om Myons te versnellen tot 94 % van de snelheid van het licht, en hoop dit te bereiken tegen 2028. "Dit is onze volgende mijlpaal", zegt hij.
Naast de constructie van een toekomstige kollider, kunnen fysici met hoge energie Myon -stralen gebruiken in experimenten die verder gaan dan het standaardmodel van de deeltjesfysica, zoals precieze metingen van het mysterieuze magnetisme van de Myons - die sterker is dan theoretisch voorspeld, volgens Kamioka.
- >
-
aritome, S. et al. Preprint onder https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).