Novo e poderoso acelerador de partículas está um passo mais perto com a tecnologia de ajuntamento de múons #ÚltimasNotícias

Novos resultados experimentais mostram que partículas chamadas múons podem ser agrupadas em feixes adequados para colisões de subida robustez, abrindo caminho para uma novidade física.

Os aceleradores de partículas são mais conhecidos por colidir material para investigar sua elaboração, mas também são usados ​​para medir a estrutura química de medicamentos, tratar cancro e fabricar microchips de silício.

Os aceleradores atuais usam prótons, elétrons e íons, mas aceleradores mais poderosos usando múons — primos mais pesados ​​dos elétrons — têm o potencial de revolucionar o campo. Aceleradores de múons seriam mais baratos e menores, portanto poderiam ser construídos nos mesmos locais que os colisores existentes, enquanto acessam energias ainda maiores.

Agora, uma novidade estudo de um experimento de lio de múons demonstrou o sucesso de uma das principais tecnologias necessárias para aceleradores de múons. Isso abre caminho para que um colisor de múons seja ampliado mais cedo do que outros tipos de aceleradores usando partículas diferentes.

A estudo foi liderada por pesquisadores do Imperial College London, uma vez que segmento da colaboração Muon Ionization Cooling Experiment (MICE), e as descobertas foram publicadas em Física da Natureza.

O primeiro responsável do estudo, Dr. Paul Bogdan Jurj, do Departamento de Física do Imperial, disse: “Nossa prova de princípio é uma ótima notícia para a comunidade internacional de física de partículas, que está fazendo planos para a próxima geração de aceleradores de robustez mais subida. É um desenvolvimento importante para a realização de um colisor de múons, que poderia se encaixar em locais existentes, uma vez que o FermiLab nos Estados Unidos, onde há um exalo crescente pela tecnologia.”

Aceleradores de partículas potentes

Os aceleradores de partículas mais poderosos do mundo, exemplificados pelo Large Hadron Collider (LHC), colidem partículas chamadas prótons em altas energias. Essas colisões produzem novas partículas subatômicas que os físicos querem estudar, uma vez que o Higgs e outros bósons e quarks.

Para atingir colisões de robustez mais subida e acessar novas descobertas e aplicações da física, um colisor de prótons muito maior precisaria ser construído. O LHC tem o formato de um argola com uma periferia de 27 km, e planos foram elaborados para potencialmente edificar um colisor de quase 100 km.

No entanto, os custos consideráveis ​​e o longo tempo necessário para edificar tal colisor significam que alguns físicos estão procurando soluções em outros lugares. Entre os caminhos promissores estão os colisores que, em vez disso, esmagam múons.

Os colisores de múons seriam mais compactos e, portanto, mais baratos, atingindo energias efetivas tão altas quanto as propostas pelo colisor de prótons de 100 km em um espaço muito menor. No entanto, o desenvolvimento de tecnologia é necessário para prometer que os múons possam ser colididos com frequência suficiente.

Reunindo múons

O maior repto tem sido fazer com que os múons se congreguem em um espaço pequeno o suficiente, de modo que, quando forem acelerados, formem um lio concentrado. Isso é precípuo para prometer que eles colidam com o lio de múons sendo acelerados ao volta do argola na direção oposta.

A colaboração MICE produziu anteriormente tal lio usando lentes magnéticas e materiais absorventes de robustez para “resfriar” os múons. A estudo inicial mostrou que isso deslocou com sucesso os múons em direção ao núcleo do lio.

A novidade estudo deste experimento observou o “formato” do lio em mais detalhes, e quanto espaço ele ocupava. Com isso, a equipe conseguiu mostrar que o lio ficou mais “perfeito” pelo resfriamento: ele tinha tamanho reduzido, com os múons viajando de forma mais organizada.

O experimento foi realizado usando a risca de luz de múons MICE na instalação de Feixes de Nêutrons e Múons do Science and Technology Facilities Council (STFC) ISIS no Laboratório Rutherford Appleton do STFC no Reino Unificado. A equipe agora está trabalhando com a International Muon Collider Collaboration para edificar o próximo estágio de demonstrações.

O porta-voz da Colaboração MICE, Professor Ken Long, do Departamento de Física do Imperial College, disse: “O resultado positivo simples mostrado por nossa novidade estudo nos dá crédito para prosseguir com aceleradores protótipos maiores que colocam a técnica em prática.”

O Dr. Chris Rogers, fundamentado nas instalações do ISIS do STFC em Oxfordshire, liderou a equipe de estudo do MICE e agora está liderando o desenvolvimento do sistema de resfriamento de múons para o Colisor de Múons no CERN.

Ele disse: “Levante é um resultado importante que mostra o desempenho do resfriamento MICE da forma mais clara verosímil. Agora é imperativo que escalemos para a próxima lanço, o Muon Cooling Demonstrator, para entregar o colisor de múons o mais rápido verosímil.”