Fizicianul a îmblânzit particule de bază de myon pentru un fascicul controlat cu precizie

Fizicianul a îmblânzit particule de bază de myon pentru un fascicul controlat cu precizie

O echipă de la Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) din Tokai a concentrat un laser pe un flux de Myons pentru a aduce particulele cu mișcare rapidă într-o oprire. Cercetătorii au aplicat apoi un câmp electric pentru a accelera acești mioni „răciți” la aproximativ 4 % din viteza luminii. Rezultatele care nu au fost încă examinate de experți au fost publicate pe 15 octombrie pe serverul de Preprint arxiv 1 . [ Myonkollider . Un astfel de colizor ar putea fi utilizat pentru a efectua măsurători extrem de sensibile care sunt necesare pentru a descoperi noi fenomene fizice. Ar fi mai mic și potențial mai ieftin de construit decât alți colizori de particule, spune Tova Holmes, fizician de particule la Universitatea din Tennessee din Knoxville.

mionii sunt particule elementare de scurtă durată care sunt aproape identice cu electronii, dar au de peste 200 de ori masele lor. În ultimii zece ani, mișcarea în direcția unui Collider Myon compact s-a consolidat care ar putea ține pasul cu energiile sau chiar să le depășească, care sunt obținute de colegii de proton și electroni uriași, cum ar fi colizorul Hadron Hadron de 27 de kilometri la CERN, laboratorul european pentru fizica partchen la Geneva. Un colizor Myon lung de 10 km ar putea produce particule care au la fel de multă energie ca cele dintr -o mașină de protoni de 90 de kilometri, deoarece mionenul sunt particule elementare, a cărei energie întreagă intră în orice coliziune. În schimb, coliziuni de protoni între componente.

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 . De asemenea, se mișcă în direcții diferite la viteze diferite, ceea ce face dificilă îmblânzirea lor într -un jet îngust, extrem de intensiv. Deși cercetătorii au accelerat Myons înainte, razele sunt „foarte divergente”, spune co -autor al studiului, Shusei Kamioka, fizician de particule la Organizația de Cercetare a Acceleratorului cu energie ridicată din Tsukuba, Japonia. Drept urmare, razele sunt prea imprevizibile pentru a fi utilizate pentru măsurători sensibile.

pentru a depăși acest obstacol, Kamioka și colegii săi au împușcat un fascicul de mioni încărcați pozitiv, omologul antimaterie al Myonilor, numit antifungic, în silica-aerogel-un material spongios care este adesea folosit ca izolare termică. Când Muonii pozitivi s -au ciocnit cu electroni în aer, s -au format atomi neutri ai „muoniului”. Cercetătorii au tras un laser pe acești atomi pentru a -și separa electronii, făcându -i înapoi în mioni pozitivi care erau aproape înghețați. Acest proces de răcire a asigurat că viteza și direcțiile particulelor au devenit mai uniforme.

Apoi, cercetătorii au folosit un câmp electric pentru a accelera aceștia au încetinit Myons la o energie de 100 de kilo -electronică, ceea ce a obținut o viteză de aproximativ 4 % din viteza luminii.

Deși rezultatele sunt promițătoare, există încă un drum lung pentru ca Myon să se ciocnească să devină realitate, spune Holmes. Abordarea ar trebui să fie scalată pentru a genera raze și mai apropiate, mai intensive.

Kamioka a explicat că el și colegii săi dezvoltă tehnologia care este necesară pentru a accelera Myons la 94 % din viteza luminii și speră să realizeze acest lucru până în 2028. „Aceasta este următoarea noastră etapă”, spune el.

Pe lângă construcția unui viitor colizor, fizicienii ar putea folosi raze Myon cu energie mare în experimente care depășesc modelul standard al fizicii particulelor, cum ar fi măsurători precise ale magnetismului misterios al Myon - care este mai puternic decât prevăzut teoretic, potrivit Kamioka.

1. aritome, S. și colab. Preprint sub >> https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367 (2024).

Descărcați referințe