突破介子电离冷却实验——建造世界上最强大的粒子加速器

时间:2020-04-06 18:41 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

突破介子电离冷却实验——建造世界上最强大的粒子加速器

隶属于牛津大学的一个国际研究小组首次成功地证明了介子的电离冷却。这种新型的介子加速器被认为是制造出世界上最强大的粒子加速器的重要一步,它有望使人们更好地了解物质的基本成分。

这项突破是由Muon电离冷却实验(MICE)合作完成的,其中包括许多英国科学家,以及UNIST自然科学学院的Moses Chung教授和他的研究团队。他们的发现发表在2020年2月5日的《自然》网络版上。

我们已经成功地实现了介子电离冷却,这是我们在开发介子加速器过程中面临的最大挑战之一。钟教授说。这一成就被认为是特别重要的,因为它可能会改变开发轻子对撞机的范式,从而取代中微子工厂或大型强子对撞机(LHC)。

突破介子电离冷却实验——建造世界上最强大的粒子加速器

介子是宇宙射线碰撞在地球上层大气中产生的自然粒子,因此被认为是取代大型强子对撞机的后续粒子加速器。质子是强子对撞机的一种,主要用于强子对撞机,并参与强相互作用。轻子,像电子和介子一样,不受强相互作用的影响,而是通过弱力相互作用。

介子的寿命极短,只有百万分之一秒。它们是由一束质子轰击目标产生的。这些介子形成了弥散的云,这意味着它们很难加速,它们碰撞并产生有用的、有趣的物理现象的几率很低。为了使云不那么扩散,一个被称为光束冷却的过程;是建议。这涉及到让介子更靠近并朝着同一个方向移动。然而,由于介子的寿命极短,用传统方法冷却光束是不可能的。

突破介子电离冷却实验——建造世界上最强大的粒子加速器

为了应对这一挑战,小鼠合作小组成功地将介子引导到一个足够小的体积中,从而能够通过一种被称为电离冷却的方法来研究新系统中的物理学。这种方法在上世纪80年代被提出并发展成理论上可操作的方案。

实验的结果,使用老鼠子梁线在科学和技术设施理事会(STFC)伊希斯中子和μ介子束设施哈维尔在英国校园,清楚地表明,相空间体积的μ介子束可以通过电离控制冷却,所预测的理论。

最新的突破使世界上最强大的粒子加速器离这一发展又近了一大步。

参考文献:介子电离冷却实验的冷却演示;小鼠合作,2020年2月5日,《自然》。

DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 1958 - 9

这一成就是20年艰苦努力的结果,全世界有100名研究人员参与其中。Chung教授和ChangKyu Sung (UNIST物理系)是参与这项合作的唯一韩国研究人员。本研究得到了SRC项目国家研究基金会(NRF)的支持。

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