Ученые продемонстрировали ключевую технологию создания ускорителей частиц нового поколения с высокой энергией.
Ускорители частиц используются для определения состава вещества в коллайдерах, таких как Большой адронный коллайдер, а также для измерения химической структуры лекарств, лечения рака и изготовления кремниевых микрочипов.
До сих пор ускоренные частицы были протонами, электронами и ионами в концентрированных пучках. Тем не менее, международная команда под названием «Мюонный эксперимент по ионному охлаждению» (MICE), в которую входят исследователи из Имперского колледжа Лондона, пытаются создать пучок мюонов.
Мюоны - это частицы, подобные электронам, но с гораздо большей массой. Это означает, что их можно использовать для создания пучков с энергией в десять раз больше, чем Большой адронный коллайдер.
Мюоны также могут быть использованы для изучения атомной структуры материалов, в качестве катализатора ядерного синтеза и для наблюдения через действительно плотные материалы, через которые рентгеновские лучи не могут проникнуть.
Успех решающего шага
MICE сегодня объявили об успехе важного шага в создании пучка мюонов - превращении мюонов в достаточно малый объем, чтобы столкновения были более вероятными.
Эксперимент проводился с использованием линии мюонного пучка MICE на Совете по научно-техническому оборудованию (STFC) ISIS Neutron и Muon Beam на кампусе Harwell в Великобритании.
Профессор Кен Лонг из физического факультета Imperial является представителем эксперимента. Он сказал: «Энтузиазм, самоотверженность и упорная работа международного сотрудничества и выдающаяся поддержка лабораторного персонала в STFC и из институтов по всему миру сделали возможным этот революционный прорыв».
Мюоны получают, разбивая пучок протонов в цель. Затем мюоны могут быть отделены от осколков, созданных на цели, и направлены через серию магнитных линз. Собранные мюоны образуют рассеянное облако, поэтому, когда дело доходит до их столкновения, шансы на то, что они столкнутся друг с другом и вызовут интересные физические явления, действительно низки.
Чтобы сделать облако менее диффузным, используется процесс, называемый охлаждением пучка . Это предполагает сближение мюонов и движение в одном направлении. Однако до сих пор магнитные линзы могли только сближать мюоны или заставлять их двигаться в одном направлении, но не в обоих одновременно.
Охлаждающие мюоны
MICE Collaboration протестировала совершенно новый метод для решения этой уникальной задачи, охладив мюоны, пропустив их через специально разработанные энергопоглощающие материалы. Это было сделано, когда луч был очень плотно сфокусирован мощными сверхпроводящими магнитными линзами.
После охлаждения пучка в более плотное облако мюоны могут быть ускорены обычным ускорителем частиц в точном направлении, что значительно увеличивает вероятность столкновения мюонов. Кроме того, холодные мюоны могут быть замедлены, так что их продукты распада могут быть изучены.
#science #technology
