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在寻求突破,建立了世界上最强大的粒子加速器

形成高质量的粒子束的新技术已经在涉及永利娱乐场的国际合作已经实现。

物理学家们,第一次,表现出了重要的技术需要利用一类粒子称为在某种程度上促进剂 - 必须学习基础物理学这可以使创建一个新的类粒子的μ介子的。

新的μ介子加速器将提供更好的理解物质的基本成分。它可能取代大型强子对撞机(LHC),至少提供用于创建新粒子的能量增加了十倍。

小鼠(μ介子电离冷却实验)项目表明,它是可能的信道有足够数量μ子成高能加速器,使在粒子物理学的新领域的研究。

介子与电子相似,但大约200倍的质量。他们也有一个非常短暂的寿命秒的百万分之二的。

延长使用寿命

相比于电子和质子这短寿命意味着所有的μ介子的“操纵”必须非常迅速地完成。老鼠项目已经证明所需冷却迅速“秩序”的μ介子束电离的物理原理。一旦下令μ介子可以加速它通过相对论“时间膨胀”延长其寿命。

该实验在科学与技术设施委员会(STFC)在牛津的哈威尔校园ISIS中子,介子束设施进行。该成果已发表在杂志 性质.

医生凯文·罗纳德,在物理学的斯特拉斯克莱德的部门读者,带领大学的研究小组对小鼠项目。他说:“介子加速器开了一个令人振奋的一系列物理研究的。以实现与电子束的能量相当的,其他方法可需要更大的直径的圆形隧道。 μ介子加速器可以解决一个更小的内存需求。介子还可以进入包括中微子的研究等重要物理学的。

“小鼠项目显示,μ子束的有效‘温度’可以在μ子的寿命内被减少。这项研究结果将告知未来加速研发中的技术将用于加速器发展方式“。

医生科林·怀特,在斯特拉思克莱德物理学的高级研究员,国际合作作为项目官员,统筹跨国团队对小鼠工程设备的工作中发挥了主导作用。他说:“这个项目提供了可能被利用新的选择LHC以下。一个方案就是建立一个新的加速器,使用这种技术,研究希格斯玻色子。

“小鼠的研究结果已采取介子从被视为理论上可能的是在实践中已经示出一些东西冷却”。

μ介子是另一种类型的亚原子粒子,π介子,其通过驱动质子束到目标产生的产物。正确的动量的介子可以从在由磁铁目标创建并引导通过另一系列,其中它们衰变以产生μ子磁体的碎屑分离。这些介子形成云雾弥漫,这意味着他们很难加速并且有他们的碰撞和生产有用有趣的物理现象可能性较低。

使云较少扩散,被叫光束冷却使用过程。这涉及到重新排序的μ介子,使它们更接近在一起,并在相同的方向上移动。磁透镜可以在同一时间要么这些效果但不能同时实现。

μ子的超短寿命是一个主要障碍,并使其冷却和以前的方法花了太长时间来达到效果。在20世纪70年代,被称为电离冷却的新方法,提出并随后发展成为理论上可操作的方案,但在实践中检验这个想法仍然是一个显著的障碍。

小鼠合作开发了一种方法和设备,以研究这种新的方法来冷却μ介子。这涉及通过设置专门设计的,能量吸收材料,如氢化锂,锂和氢的化合物,或液态氢通过的μ介子冷却至约零下250摄氏度,并通过特别薄铝窗含有。

这些能量吸收体被纳入一系列用于聚焦光束强大超导磁透镜。能量吸收强磁场聚焦元件的这种组合允许μ子束的所需重新排序。测量是如此精致,它需要测量光束粒子由粒子,使用在粒子物理学更常见比通常的加速器诊断技术。

冷却该束时,μ介子,现在填充小得多的体积和在相同方向上移动后,可以更有效地通过常规的RF粒子加速器具有用于μ介子冲突的更大的机会加速。另外,加速感冒μ介子可以存储,使他们的衰变产物进行研究。

罗纳德博士和原子怀特医生的工作,在物理学的斯特拉斯克莱德的部门横梁和等离子体实验室。    

英国合作,包括帝国理工学院,格拉斯哥,利物浦,牛津大学,谢菲尔德和华威大学。 许多国际合作伙伴 也参与其中。

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