物理学家首次将μ子“驯服”为高度受控光束

中国科学报
发布时间: 2024-10-28 10:21:33 703次浏览

 duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

一项新研究称,研究人员通过使用激光照射μ子流减速粒子并施加电场,首次将μ子加速成一个紧密控制的束流,实现接近光速4%的速度。相关研究成果近日公布于预印本平台arXiv。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

μ子是一种与电子非常相似的基本粒子,但其质量是电子的200多倍。在过去十年里,人们越来越倾向于建造一台紧凑型μ子对撞机,以达到或超越大型质子和电子对撞机的能量水平,例如欧洲核子研究中心(CERN)27公里长的大型强子对撞机。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

由于μ子是基本粒子,能将全部能量投入到每次碰撞中,因此一台10公里的μ子对撞机可以产生与90公里质子机能量相当的粒子。相比之下,质子碰撞发生在其内部夸克之间。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

但是加速μ子极其困难,因为它的寿命很短,在衰变为一个电子和两种中微子之前仅存在约2微秒。此外,μ子还以不同速度和方向四处移动,难以形成一束狭窄、高强度的粒子束。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

研究作者、日本国家高能物理研究所粒子物理学家Shusei Kamioka表示,尽管此前已有研究人员加速过μ子,但这些粒子束“高度发散”。因此,这些粒子束无法用于灵敏测量。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

为解决这一问题,Kamioka及同事将一束带正电的μ子(即μ子的反物质对应物,称为反μ子)射入二氧化硅气凝胶,后者是一种海绵状材料,常用作热绝缘体。当反μ子撞击气凝胶中的电子时,会形成“μ子素”中性原子。研究人员通过激光照射这些原子,以剥离它们的电子,使其重新变回几乎静止的反μ子。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

这一冷却过程使得粒子的速度和方向变得一致。紧接着,研究人员利用电场将减速的μ子加速到100千电子伏能量,从而实现接近光速4%的速度。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

田纳西大学诺克斯维尔分校粒子物理学家Tova Holmes表示,这一壮举是建造μ子对撞机所需方法的“巨大进步”。该对撞机可用于进行敏锐灵敏测量,以揭示新物理现象,同时相较于其他粒子对撞机更小,建造成本可能更低。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

尽管结果令人鼓舞,但μ子对撞机的实现之路仍然漫长。Holmes指出,该方法需要进一步扩大,以产生更加紧密和高强度的粒子束。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

Kamioka表示,他和同事正在开发将μ子加速到光速94%所需的技术,并希望在2028 年实现这一目标,“这是我们的下一个里程碑”。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

除了构建未来对撞机,Kamioka指出,高能μ子束还可以用于一些可能超越粒子物理标准模型的实验,比如精确测量μ子的神秘磁力。已有研究显示,μ子的磁力比理论预测的更强。duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

相关论文信息:
duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.11367duq知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

本文链接:http://knowith.com/news-3-1165.html物理学家首次将μ子“驯服”为高度受控光束

声明:本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。

热门文章

延伸阅读

相关阅读

春季高考的分数线是多少
2022年广东3+专业技能证书录取春季高考最低分数线: 广东科学技术职业学院:最低录取分数为310分。 专业号 专业名称 最高分 最低分 3+证书 401 计算机类 363 300 402 电子商务 354 282 403 物流
山西自考社会考生该怎么报名?
小编今天整理了一些山西自考社会考生该怎么报名?相关内容,希望能够帮到大家。 山西自考社会考生该怎么报名?省教育考试院的自考栏目中一般都有自考报名入口,所以自考社会考生如果要自己报名的话,找到
天津春季高考预科班分数线 预科分数线?
今天小编整理了天津春季高考预科班分数线 预科分数线?相关信息,希望在这方面能够更好的大家。 2023广西大学预科班分数线554分。 预科班: 预科即大学基础课程或桥梁课程,属大学前的预备
高考快递古诗文2024 2023高考语文古诗文默写范围
小编给大家带来了高考快递古诗文2024 2023高考语文古诗文默写范围相关文章,一起来看一下吧。 2023语文高考古诗文范围如下: 1、2023年高考语文必背篇目为60篇,包括文言文20篇(必修教材10篇
泰州二本大学有哪些
泰州二本大学有哪些很多朋友对这方面很关心,整理了相关文章,供大家参考,一起来看一下吧! 泰州二本大学有泰州学院、南京师范大学泰州学院、南京理工大学泰州科技学院等大学。 1、泰州学院
内蒙古有哪些好大学
小编给大家带来了内蒙古有哪些好大学相关文章,一起来看一下吧。 初中毕业生想读技校有前途吗?其实读技校对学生来说是有很大好处的。首先,技校的学费通常要比高中便宜得多,这对贫困家庭的孩子来说是

热点精选

最新推荐

您可能感兴趣