เว็บตรงอุปสรรคต่อการชนกับอนุภาคที่เรียกว่ามิวออนได้ถูกทุบแล้ว

ตั้งแต่โปรตอนไปจนถึงอิเล็กตรอนไปจนถึงนิวเคลียสของอะตอม เว็บตรงนักฟิสิกส์ชอบที่จะทุบสิ่งเล็กๆ เข้าด้วยกัน และในไม่ช้า พวกเขาอาจมีวิธีที่ดีกว่าในการเตะการทดลองใหม่เพิ่มโอกาสในการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่ชนกับอนุภาคที่เรียกว่ามิวออน ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกตัวของพลังงานที่สูงกว่าที่เคยออกแบบไว้ นักวิทยาศาสตร์ที่มี Muon Ionization Cooling Experiment หรือ MICE ได้ทำให้ลำแสงมิวออนเย็นลงซึ่งเป็นส่วนที่จำเป็นในการเตรียมอนุภาคเพื่อใช้ในเครื่องชนกัน ทีมงานรายงานออนไลน์ในวันที่ 5 กุมภาพันธ์ในNature

เพื่อศึกษาเรื่องในระดับพื้นฐานที่สุด 

นักฟิสิกส์ชนอนุภาคเข้าด้วยกันด้วยพลังงานสูงและกรองผ่านซากปรักหักพัง กลยุทธ์นี้ได้เปิดเผยอนุภาคที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน เช่นHiggs boson ( SN: 4/4/12 ) ที่ค้นพบที่ Large Hadron Collider ที่ CERN ใกล้เจนีวาในปี 2555

เครื่องชนระยะทาง 27 กิโลเมตรนั้นเป็นเครื่องจักรที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา ในการค้นหาอนุภาคใหม่ๆ ต่อไป นักวิทยาศาสตร์จะต้องใช้พลังงานที่สูงขึ้น ยิ่งพลังงานของการชนกันสูง นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบอนุภาคที่หนักกว่าได้ การได้รับพลังงานที่สูงขึ้นต้องใช้คันเร่งที่ทรงพลังกว่า ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงกำลังวางแผนเวอร์ชันที่ใหญ่กว่า แย่กว่า และมีราคาแพงกว่า สำหรับเครื่องชนกันในปัจจุบัน ( SN: 1/22/19 )

แต่การชนกันที่บางโปรตอนเข้าด้วยกัน เช่น LHC มีข้อเสียที่สำคัญ:

 โปรตอนประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าควาร์ก ซึ่งแต่ละอนุภาคมีพลังงานของโปรตอนเพียงเศษเสี้ยว นั่นหมายถึงการชนของอนุภาคแต่ละครั้งจะมีอุ้บน้อยลง การชนกันของอนุภาคพื้นฐาน เช่น มิวออน ซึ่งไม่ได้สร้างจากอนุภาคขนาดเล็กกว่า ไม่มีปัญหานั้น

กระโปรงบางตัวชนกันที่ปัญหาโปรตอนโดยการชนอิเล็กตรอนและปฏิสสารตรงข้ามกัน นั่นคือโพซิตรอน แต่เครื่องจักรเหล่านั้นก็มีข้อเสียเช่นกัน: อิเล็กตรอนและโพซิตรอนสูญเสียพลังงานที่โคจรรอบวงแหวนคันเร่งโดยการพ่นรังสีเอกซ์ รังสีเหล่านี้เรียกว่ารังสีซินโครตรอน มีความสำคัญน้อยกว่าสำหรับอนุภาคที่หนักกว่า เช่น มิวออน ซึ่งมีมวลประมาณ 200 เท่าของอิเล็กตรอน ทำให้มิวออนสามารถเข้าถึงพลังงานที่สูงขึ้นได้

แต่การชนกันของมิวออนนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ในการสร้างมิวออน นักวิทยาศาสตร์ได้กระแทกลำแสงโปรตอนเข้าไปในเป้าหมาย สร้างอนุภาคอื่นๆ ที่สลายตัวและผลิตมิวออน มิวออนเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกับพลังงานและทิศทางที่หลากหลาย ในการใช้อนุภาคในเครื่องชนกัน พวกมันจะต้องถูกทำให้เย็นลงหรือถูกสร้างให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นระเบียบ เช่นเดียวกับการทำให้ก๊าซเย็นลงจะลดการเคลื่อนที่แบบจับจดของอะตอมของมัน

อุปกรณ์ลำแสงมูน

ในการสร้างมิวออน นักวิทยาศาสตร์ได้กระแทกลำแสงโปรตอนเข้าไปในเป้าหมาย ซึ่งบรรจุอยู่ภายในอุปกรณ์ที่แสดง

STFC

หากปราศจากความเย็นนี้ มิวออนจะไม่ชนกันเมื่อมีการข้ามลำแสงสองลำของอนุภาค นักฟิสิกส์ Chris Rogers จาก Rutherford Appleton Laboratory ในเมือง Didcot ประเทศอังกฤษกล่าวว่า “ลำแสงกระจายเกินไปและมิวออนก็พลาดกัน” เป็นครั้งแรกที่ Rogers และเพื่อนร่วมงานได้สาธิตการระบายความร้อนด้วยมิวออน

มิวออนสลายตัวเป็นอนุภาคอื่นในเวลาประมาณสองล้านวินาที นักฟิสิกส์ Nadia Pastrone จากสถาบัน National Institute for Nuclear Physics ในอิตาลีกล่าวว่า “เป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำให้มิวออนเหล่านี้เย็นลงอย่างรวดเร็ว” ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว

ในการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วนั้น นักวิจัยจะส่งมิวออนผ่านวัสดุ ทำให้มิวออนกระแทกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมในวัสดุ นั่นทำให้โมเมนตัมของมิวออนบางส่วนหายไปจากทุกทิศทาง จากนั้นนักวิจัยเร่งมิวออนทั้งหมดไปในทิศทางเดียวกันโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า การทำขั้นตอนนี้ซ้ำหลายครั้งจะทำให้ได้ลำแสงที่หนาแน่นและเป็นระเบียบ

วิธีการ “สามารถเปลี่ยนวิธีที่เราสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ได้อย่างมาก” Vladimir Shiltsev นักฟิสิกส์เครื่องเร่งความเร็วจาก Fermilab ในเมือง Batavia รัฐอิลลินอยส์ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ MICE กล่าว “สิ่งที่เรากำลังพูดถึงในตอนนี้คือรุ่งอรุณของยุคใหม่ที่เป็นไปได้ในฟิสิกส์อนุภาคและแน่นอนในฟิสิกส์ของลำแสงคันเร่ง”เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง