موش سرد: همکاری نشان می دهد میون یونیزاسیون خنک کننده

بهترین برنامه گذاشته موش و muons رفتن نیست چپ چپ: فیزیکدانان بین المللی در میون یونیزاسیون خنک کننده آزمایش و یا موش همکاری باید دست خود را yearslong هدف از سرعت کاهش انرژی از muons. Muons ذرات بنیادی هستند که مانند الکترون دارای بار منفی است اما آنها بیش از 200 بار به عنوان سنگین است. نتایج گزارش شده در طبیعت در فوریه 5, اولین تظاهرات یونیزاسیون خنک کننده یک تکنیک است که می تواند اجازه می دهد تا محققان به کنترل muons برای آینده برخورد دهنده برنامه های کاربردی. موفقیت “است تاریخی می گوید:” ولادیمیر Shiltsev یک فیزیکدان در Fermi National Accelerator Laboratory در بتیویا بیمار., بود که درگیر با کار جدید. “این در واقع باز می شود یک محل جدید برای تحقیقات است.”

در حال حاضر فیزیکدانان ذرات در یک چهارراه. موجود در ذرات colliders مانند برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن در نزدیکی ژنو نه تولید منجر به فیزیک جدید است که آنها انتظار می رود برای تولید. اگر چه در سال 2012 کشف بوزون هیگز را در LHC تایید چندین دهه پیش بینی در مورد چگونه ذرات بنیادی خود توده در سمت چپ آن فیزیکدانان قربانیان خود را از موفقیت است. چه می آید بعدی ؟ برای رسیدن به بالاتر ناشناخته انرژی است که در آن پدیده های جدید می تواند آشکار آینده ذرات colliders با استفاده از فن آوری های متعارف را به بزرگتر و بزرگتر—و خیلی بیشتر گران است. در سال گذشته یک پیشنهاد برای سرن آینده دایره برخورد—100 کیلومتر حلقه خواهد بود که تقریبا چهار برابر بزرگتر از LHC—انتقاد قرار گرفته بود برای برآورد هزینه آن بیش از 20 میلیارد دلار است.

“اگر چیزی گران است به طوری که شما هرگز نمی تواند امید به ساخت آن است که چگونه ما در حال رفتن برای رسیدن به جایی که ما می خواهیم با بررسی انرژی بالا frontier. آن را به مقرون به صرفه می گوید:” رابرت Ryne یک فیزیکدان در لارنس آزمایشگاه ملی برکلی و نویسنده تفسیر همراه با تحقیق مقاله گزارش موش نتایج.

میون colliders که وعده عملکرد بهتر و رد پای کوچکتر از پروتون colliders هستند به خصوص جذب می کند. بر خلاف پروتون—که تشکیل شده از کوارکها و gluons و در نتیجه ایجاد کثیف ناکارآمد برخورد—muons اساسی ذرات بدین معنی که به لحاظ نظری می تواند تولید پاک انرژی بالا برخورد است که می تواند مورد استفاده برای مطالعه بوزون هیگز یا نوترينو.

چه کسی دستور داد که ؟

هنگامی که آنها کشف شد در سال 1936 muons بودند غیر منتظره علاوه بر این به پس از آن مجموعه کوچک از ذرات شناخته شده. فیزیکدان Isidor اسحاق ربیع معروف است گفت: به تردید از میون “چه کسی دستور داده است؟” او تا به حال شناخته شده مخمصه همسالان خود را در پیدا کردن خود را در امروز, Rabi ممکن است پاسخ داد: “این قرن 21 فیزیکدانان ذرات.”

روش برای ساخت muons در آزمایشگاه باقی مانده است تقریبا برای بیش از نیم قرن: سر و صدا برخی از پروتون به مواد و منتظر نتیجه ذرات به پوسیدگی به muons. این پرتو از muons هر چیزی است اما متراکم با این حال حتی پس از آهن ربا قیف آن را به یک منطقه کوچک است. و تراکم آنچه کارآمد آزمایش تقاضا است. برخورد پرتوهای منتشر می خواهم تلاش برای سر و صدا دو ابر به یکدیگر Shiltsev می گوید. به تمرکز میون پرتو فیزیکدانان نیاز به حذف muons’ وحشت زده و عصبی بالا و پایین و سمت به سمت انرژی های خنک کننده آنها—است که توسط آنها را کاهش.

“من می دانم آن را به اسپری ذرات از یک تفنگ ساچمهای” Ryne می گوید. “به نحوی که اسپری نیاز به تبدیل به چیزی است که بیشتر شبیه به یک پرتو لیزر است.”

از بین بردن انرژی از ذرات است که معمولا بسیار ساده است, جز این که muons کوتاه مدت هستند—به طور متوسط آنها پوسیدگی به ذرات دیگر تنها پس از دو میلیونیم ثانیه است. هیچ یک از فیزیکدانان’ موجود خنک کننده تکنیک های کار کرده بود به اندازه کافی سریع.

زمانی که muons در حال اخراج از طریق مواد آنها کنده شدن الکترون ها يونيزاسيون اتم. این فرایند یونیزاسیون تخلیه انرژی جنبشی از muons ارائه آنها را کمی کمتر اتشی. در اثبات مفهوم آزمایش موش محققان فرستاده muons از طریق لایه دو, مواد, هیدروژن مایع و لیتیم هیدرید که محروم دیوانه وار ذرات در حدود 10 درصد از انرژی خود را.

“آنچه که ما می خواستم برای نشان دادن این است که ما با افزایش تراکم از پرتو می گوید:” کریس راجرز سر موش همکاری و یک فیزیکدان در علم و تکنولوژی و امکانات شورای Rutherford Appleton Laboratory (RAL) در انگلستان است. روش کار: کاهش muons’ انرژی تیم اجازه تمرکز آنها را به یک منطقه کوچکتر ایجاد متراکم تر پرتو.

گام های بعدی

یونیزاسیون خنک کننده باقی می ماند و در مراحل نوپای خود است. برای رسیدن به تراکم و تمرکز برخورد-با کیفیت پرتوهای فیزیکدانان را به sap 10,000 بار بیشتر از انرژی muons از آنچه در موش نشان داده است. علاوه بر این موش را لازم گام بعدی از شتاب muons. (در تئوری و پس از آن ذرات را از دست داده اند و بیشتر انرژی خود را در جهت دیگر فیزیکدانان می توانید سرعت بخشیدن به آنها را به جلو به یک خوب راست پرتو.)

هنوز موش ها نشان دهنده یک تغییر برای میون فیزیک. انتقادی تجربی نتایج یونیزاسیون خنک کننده از نزدیک همسان نظری شبیه سازی. این یافته نشان می دهد که محققان را در مسیر درست هستند و که آنها درک فیزیک به خوبی به اندازه کافی به مقیاس این روند در آینده آزمایش.

پس از اتمام موفقیت آمیز آن اجرا موش شده است decommissioned. کارگران در حال حاضر برچیده اتوبوس مدرسه–اندازه فلز دستگاه در RAL ترک یک فضای خالی در سالن.

“گام بعدی واقعا این است که برای ساخت یک آزمایش جدید,” راجرز می گوید. بیش از چند ماه آینده و سال های اروپایی و ژاپنی و آمریکایی جوامع از فیزیکدانان ذرات دیدار خواهد کرد به اولویت بندی تحقیقات به صندوق و که اگر هر گونه جدید colliders ساخت. هر چند شاعر اسکاتلندی رابرت برنز نوشت که “پیش بینی ممکن است بیهوده” راجرز و همکارانش در موش ها با احتیاط خوش بینانه است که نتایج جدید کمک خواهد کرد که همراه خود برنامه گذاشته برای میون برخورد.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de