Ускорение положительных мюонов радиочастотным резонатором
Команда инженеров и физиков, работающих в Японском исследовательском комплексе протонных ускорителей, продемонстрировала ускорение положительных мюонов от тепловой энергии до 100 кэВ — впервые мюоны были ускорены стабильным образом. Группа опубликовала документ, описывающий свою работу над сервером препринтов arXiv. К сожалению, такие усилия сдерживаются чрезвычайно короткой продолжительностью жизни мюонов — примерно 2 микросекунды, — после которой они распадаются на электроны и нейтрино. Еще больше усложняет задачу их склонность беспорядочно перемещаться. Используя новую технику, учёные преодолели подобные препятствия.
Схематический рисунок экспериментальной установки.
Фото: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.11367.
Команда начала с того, что запустила положительно заряженные мюоны в специально разработанный аэрогель на основе диоксида кремния, аналогичный тому, который используется для теплоизоляции. После столкновения мюонов с электронами в аэрогеле, экспериментаторы обстреляли их лазером, чтобы удалить электроны, это заставило их вернуться обратно к положительным мюонам, но со значительно меньшей скоростью.
Следующим шагом было направление замедленных мюонов в радиочастотный резонатор, где электрическое поле ускорило их до конечной энергии 100 кэВ, достигнув примерно 4% скорости света.
Исследовательская группа признает, что, несмотря на их достижения, создание работающего мюонного коллайдера все еще остается далекой целью. И хотя их техника может сыграть роль в таком развитии, все еще остаются проблемы, которые необходимо решить, например, как масштабировать устройство до пригодных для использования размеров.
