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科学家首次实现缪子电离冷却

作者:admin 来源:未知 更新日期:2020-02-26 浏览次数:

  
 

   科学家首次实现缪子电离冷却向建造缪子对撞机迈出关键一步科技日报北京2月6日电(记者刘霞)致力于建造下一代粒子对撞机的科学家迎来好消息!据美国费米实验室网站5日报道,科学家首次观察到缪子(muon)电离冷却,向成功建造缪子对撞机迈出关键一步。 即使与升级后的大型强子对撞机(LHC)相比,未来缪子对撞机带来新发现的能力也有望高出10倍。

  
 

   研究发表于5日出版的《自然》杂志上。

  
 

   自上世纪30年代以来,科学家利用加速器制造出了质子、电子和离子束,这些粒子束的能量不断增强,几乎应用于各科学领域。 但“国际缪子电离冷却实验”(MICE)合作组希望制造出一种全新的缪子加速器,继承LHC的“宏愿”,产生能量高10倍的新粒子。

  
 

   实现这一目标面临一个难题:能否充分“挤压”缪子束以达到研究新物理所需的标准。

  
 

   MICE合作组的最新实验清楚表明,电离冷却方法可行,缪子也能被注入很小体积内。

  
 

   缪子质量为电子的200倍,寿命相对较短。

  
 

   利用强流质子射击高密度靶标可大量产生缪子。

  
 

   然而,这些缪子主要通过质子打靶得到的次级粒子衰变产生,运动方向四面八方,就像一团弥散的云团。 科学家要先将此过程的其他碎片粒子分离出去,然后用一系列磁透镜引导缪子团。 当两个这样的弥散束流交叉时,发生碰撞的概率很小。

  
 

   为减少缪子团弥散,科学家采用了束流冷却过程,缪子的静止寿命约为微秒,以前的束流冷却方法要花费数小时才能达到效果。 但MICE合作组另辟蹊径,实现了冷却目标:他们让缪子穿过用氢化锂或液态氢等材料特殊设计的能量吸收器,达到冷却效果,整个过程一直用强大的超导磁透镜聚焦缪子束。

  
 

   研究人员称,电离冷却得到的缪子束流可应用于多个方面。

  
 

   比如,将缪子加速到高能状态,然后注入粒子存储环内,并与反向运动的反缪子束发生碰撞;另外,科学家们也可以降低冷缪子的速度,研究其衰变产物;还可以将单束缪子存储在环形跑道中并使其衰变,产生独特而强大的中微子束,为未来的中微子实验提供新发现的机会。 缪子还可用于研究材料的原子结构、用作核聚变催化剂、透视X射线无法穿透的致密材料等。 MICE团队希望他们的新冷却技术也能在这些领域“大显身手”。 MICE实验由英国帝国理工学院肯尼·朗教授领导,来自美国费米国家实验室等全球多家实验室的科学家参与其中。

  
 

   (责任编辑:叶玮)。

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