Първият в света ускорител на мюонни частици се изгражда във Великобритания

Ваня Милева Последна промяна на 18 юли 2024 в 00:00 2119 0

Голяма научна лаборатория в процес на изграждане колайдер за ускоряване на частици

Кредит STFC.
Съоръжението за неутрони и мюонни лъчи на Съвета за научни и технологични съоръжения STFC.

Предстои изграждането на нов мощен тип ускорител на частици във Великобритания, който може да допринесе за развитието на физиката.

Досега ускорителите на частици използваха протони, електрони и йони за сблъсъци с материя и изследване на нейния състав. Подобни експерименти наскоро позволиха да се открие "божествената частица" бозона на Хигс.

Тези ускорители се използват за измерване на химическата структура на лекарства, за лечение на рак и за производство на микрочипове.

Но има и други частици, които биха могли да се използват, стига да се подчинят на волята на физиците.

Пример за това е мюонът - по-тежкият братовчед на електрона. И мюонът, и електронът са част от семейството на лептоните в Стандартния модел на физиката на елементарните частици. Това означава, че те не се влияят от силното ядрено взаимодействие, което свързва частиците на атомното ядро. Мюоните и електроните имат еднакъв заряд, но мюоните са 207 пъти по-масивни.

Ускорителите на мюони ще бъдат по-малки и по-евтини, но могат да достигнат до по-високи енергии от сегашните ускорители на частици, което може да доведе до физика, надхвърляща сегашните ни теоретични модели.

Предизвикателството се състои в това да се съберат мюони в достатъчно малко пространство, за да могат да бъдат ускорени в концентриран лъч.

В ново изследване, публикувано в Nature Physics, се съобщава, че физици, ръководени от екип в Имперския колеж в Лондон, успешно са тествали основна технология за изграждането на ускорител на мюони.

Като част от сътрудничеството в рамките на "експеримента за охлаждане на мюони" (Muon Ionization Cooling Experiment - MICE), изследователите доразвиват резултатите от изследванията през 2020 г., които показват, че "охлаждането" на мюоните с помощта на магнитни лещи и поглъщащи енергията материали успешно е преместило мюоните в центъра на лъча.

Новият анализ изследва формата на лъча и количеството пространство, което той заема. Установено е, че чрез охлаждането формата на снопа е станала по-подходяща за експерименти в колайдера на частици. Мюоните се движат по по-организиран начин.

"Това е важен резултат, който показва ефективността на охлаждането на MICE по възможно най-ясния начин", заявява водещият изследовател д-р Крис Роджърс (Chris Rogers) от Съоръжението за неутрони и мюонни лъчи на Съвета за научни и технологични съоръжения (STFC - Science and Technology Facilities Council) към лабораторията "Рутърфорд Апълтън" на STFC във Великобритания. 

"Сега е наложително да увеличим мащаба си до следващата стъпка - демонстратора за охлаждане на мюони, за да доставим мюонния колайдер възможно най-скоро."

За сегашните ускорители размерът е от значение. Колкото по-голям е колайдерът, толкова по-мощен е и следователно толкова повече физика може да бъде извлечена от неговите експерименти.

Златният стандарт за ускорителите на частици е Големият адронен колайдер (LHC) в ЦЕРН на швейцарско-френската граница. Колайдерът с 27-километрова обиколка е най-големият в света и влезе в заглавията с първото експериментално доказателство през 2012 г. за Хигс бозона.

Но вече са очевидни ограниченията на LHC и се обсъжда изграждането на колайдер с дължина близо 100 км.

Един мюонен колайдер обаче би могъл да достигне същите ефективни енергии в рамките на много по-малко пространство.

"Нашето доказателство за принципа е чудесна новина за международната общност по физика на елементарните частици, която прави планове за следващото поколение ускорители с по-високи енергии", коментира първият автор на новото изследване д-р Пол Богдан Юрж (Paul Bogdan Jurj) от ICL. "Това е важно развитие към реализирането на мюонен колайдер, който би могъл да се впише в съществуващите обекти, като например FermiLab в САЩ, където има нарастващ интерес към тази технология."

Справка: Otani, M. Cool as muons. Nat. Phys. (2024). https://doi.org/10.1038/s41567-024-02571-4 

Източник: Physicists excited as world’s first muon particle accelerator a step closer, Imperial College London

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !