Fysiker tämde grundläggande myonpartiklar till en exakt kontrollerad stråle
Fysiker tämde grundläggande myonpartiklar till en exakt kontrollerad stråle
För första gången accelererade forskare - de tyngre, instabila, instabila släktingarna till elektronerna - i en strikt kontrollerad stråle, vilket ger visionen om en myon collider ett steg närmare verkligheten.Ett team på Japan Proton Accelerator Research Complex (J-Parc) i Tokai fokuserade en laser på en ström av myons för att få de snabbt rörliga partiklarna till stillastående. Forskarna använde sedan ett elektriskt fält för att påskynda dessa "kylda" myoner på cirka 4 % av ljusets hastighet. Resultaten som ännu inte har granskats av experter publicerades den 15 oktober på Preprint Server ARXIV 1 .
Den här föreställningen är ett "stort steg framåt" i tillvägagångssättet som är nödvändigt för Neutrinos . De rör sig också i olika riktningar i olika hastigheter, vilket gör det svårt att tämja dem till en smal, mycket intensiv jet. Även om forskare har påskyndat myons tidigare, är strålarna "mycket divergerande", säger medförfattaren till studien, Shusei Kamioka, partikelfysiker vid High Energy Accelerator Research Organization i Tsukuba, Japan. Som ett resultat är strålarna för oförutsägbara för att användas för känsliga mätningar.
För att övervinna detta hinder sköt Kamioka och hans kollegor en stråle av positivt laddade myons, antimateriets motsvarighet till myonerna, kallade antifungal, i kiseldioxid-aerogel-a svampigt material som ofta används som termisk isolering. När de positiva muonerna kolliderade med elektroner i airgel, bildades neutrala atomer av "muonium". Forskarna avfyrade en laser på dessa atomer för att separera sina elektroner, vilket gjorde dem tillbaka till positiva myoner som nästan var frysta. Denna kylprocess säkerställde att partiklarnas hastigheter och riktningar blev jämnare.
Sedan använde forskarna ett elektriskt fält för att påskynda dessa bromsade myons till en energi på 100 kilo -elektronspänning, vilket uppnådde en hastighet på cirka 4 % av ljusets hastighet.
Även om resultaten är lovande, finns det fortfarande en lång väg för Myon Collides att bli verklighet, säger Holmes. Tillvägagångssättet måste skalas för att generera ännu närmare, mer intensiva strålar.
Kamioka förklarade att han och hans kollegor utvecklar den teknik som är nödvändig för att påskynda myons till 94 % av ljusets hastighet och hoppas att uppnå detta år 2028. "Detta är vår nästa milstolpe," säger han.
Förutom konstruktionen av en framtida collider, kunde fysiker använda högenergi -myonstrålar i experiment som går utöver standardmodellen för partikelfysik, såsom exakta mätningar av mystiska magnetismen - som är starkare än teoretiskt förutsagt, enligt Kamioka.
-
Aritome, S. et al. Förtryck under (2024).