科技日报北京7月17日电(记者张梦然)英国伦敦帝国理工学院领衔的一项新实验表明,利用一种编组技术,可将μ子粒子聚集成束,用于进行高能碰撞实验,从而为新物理学研究奠定基础。研究结果17日发表在《自然·物理学》杂志上。
目前的加速器使用质子、电子和离子,但使用μ子的加速器会更强大,有可能彻底改变这一领域。μ子加速器成本较低且体积较小,因此可建在与现有对撞机相同的地点,同时获得更高的能量。
现在,一项对μ子束实验的新分析表明,μ子加速器所需的一项关键技术已取得成功,为μ子对撞机更快实现规模化铺平了道路。
为实现更高能量的碰撞,并取得新的物理发现和应用,科学家需要建造更大的质子对撞机。大型强子对撞机周长为27公里,目前已计划建造一个可能接近100公里的对撞机。
建造这样一台对撞机需要大量成本和漫长时间,物理学家正在另辟蹊径:建造将μ子撞击在一起的对撞机。μ子对撞机体积更小,成本也更低,可在更小的空间内达到与100公里质子对撞机一样高的有效能量。
该研究最大的挑战是让μ子聚集在足够小的空间中频繁碰撞,当它们加速时就会形成一束集中的光束。这对于确保它们与沿相反方向在环上加速的μ子束相撞至关重要。研究人员曾利用磁透镜和能量吸收材料“冷却”μ子,制造出这种光束。初步分析显示,此举成功将μ子移向光束中心。
新开展的实验更详细地研究了光束的“形状”及其所占空间,并证明光束通过冷却变得更加“完美”:它的尺寸减小了,μ子以更有组织的方式传播。
团队目前正在与国际μ子对撞机合作组织合作,继续研发更大型的μ子冷却演示器,以尽快交付μ子对撞机。
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