Fizik je ukrotil osnovne minske delce na natančno nadzorovan snop

Fizik je ukrotil osnovne minske delce na natančno nadzorovan snop

Ekipa v japonskem raziskovalnem kompleksu za pospeševanje protona (J-PARC) v Tokaiju je laser usmerila na tok mionov, da bi hitro premikala delce v mirovanju. Raziskovalci so nato uporabili električno polje, da bi te "ohlajene" mione pospešili na približno 4 % hitrosti svetlobe. Rezultati, ki jih strokovnjaki še niso pregledali 15. oktobra, na predrint strežniku ARXIV 1 .

This performance is a "big step forward" in the approach that is necessary to Myonkollider . Takšen trkalnik bi lahko uporabili za izvajanje izjemno občutljivih meritev, ki so potrebne za odkrivanje novih fizičnih pojavov. Tova Holmes, fizik za delce na Univerzi v Tennesseeju v Knoxvillu, bi bilo manjše in potencialno cenejše kot drugi trki delcev.

mioni kratkotrajni osnovni delci, ki so skoraj enaki elektroni, vendar imajo več kot 200-krat več svojih mas. V zadnjih desetih letih se je okrepilo gibanje v smeri kompaktnega Myon trkarja, ki bi lahko sledilo energijam ali celo presegle jih, ki jih dosegajo ogromne protonske in elektronske šole, kot je 27-kilometrski Hadron Hadron Collider v CERN, evropski laboratorij za PARTCHEN Physics v Genevi. 10 km dolgi Myon trkalnik bi lahko ustvaril delce, ki imajo toliko energije kot tisti iz protonskega stroja z 90 -kilometrov, saj so minen osnovni delci, katerih celotna energija gre v kakršno koli trčenje. Nasprotno pa protonski trki med komponentami.

Vendar je pospeševanje mionov izjemno težko, saj obstajata le približno 2 mikrosekunda, preden sta v elektronu in dve vrsti nevtrinos . Prav tako se premikajo v različnih smereh z različnimi hitrostmi, zaradi česar jih je težko ukrotiti v ozki, zelo intenziven curek. Čeprav so raziskovalci že prej pospešili mione, so žarki "zelo različni", pravi, da je Co -javtor študije Shusei Kamioka, fizik delcev pri raziskovalni organizaciji za visoko energijo v Tsukubi na Japonskem. Kot rezultat, so žarki preveč nepredvidljivi, da bi jih lahko uporabili za občutljive meritve.

Da bi premagali to oviro, so Kamioka in njegovi sodelavci ustrelili snop pozitivno nabitih mionov, protitaterijskega kolega mionov, imenovanih protiglivični, v gobastem materialu silika-aerogela-a, ki se pogosto uporablja kot toplotna izolacija. Ko so pozitivni muoni trčili v elektrone v zračnemgelu, so nastali nevtralni atomi "munijevega". Raziskovalci so na te atome izstrelili laser, da bi ločili svoje elektrone, s čimer so jih vrnili v pozitivne mione, ki so bili skoraj zamrznjeni. Ta hladilni postopek je zagotovil, da so hitrosti in smeri delcev postale bolj enakomerne.

Nato so raziskovalci uporabili električno polje za pospešitev teh upočasnjenih mionov do energije 100 kilogramov napetosti, kar je doseglo hitrost približno 4 % hitrosti svetlobe.

Čeprav so rezultati obetavni, je še vedno dolga pot, da Myon trči, da postane resničnost, pravi Holmes. Pristop bi bilo treba zmanjšati, da bi ustvarili še bližje, intenzivnejše žarke.

Kamioka je pojasnil, da on in njegovi sodelavci razvijajo tehnologijo, ki je potrebna za pospešitev mionov na 94 % hitrosti svetlobe in upajo, da bodo to dosegli do leta 2028. "To je naš naslednji mejnik," pravi.

Poleg konstrukcije prihodnjega trgalnika bi fiziki lahko uporabili visokoenergijske mionske žarke v poskusih, ki presegajo standardni model fizike delcev, kot so natančne meritve skrivnostnega magnetizma mionov -, ki je močnejši od teoretično napovedanih, poroča Kamioka.

>

1. aritome, S. et al. Predprint pod (2024).

Prenesite reference