Японські фізики прискорили позитивні мюони до 100 кілоелектронвольтів. Для цього вони створювали ультраповільні мюони мультифотонною іонізацією атомів мюонію та розганяли їх у високочастотному квадрополі. Звіт про роботу доступний на порталі препринтів arXiv.org.
Прискорювачі мюонів можуть стати важливими інструментами як фундаментальної науки (наприклад, для прецизійного вимірювання аномального магнітного моменту мюона), так прикладних завдань. Зокрема, можна буде створити мюонний мікроскоп, що володіє набагато більш високою здатністю, що проникає ніж електронний, для дослідження матеріалів великої товщини.
Створення ефективного мюонного прискорювача - непросте завдання. Інтенсивний потік мюонів можна отримати за рахунок розпадів пі-мезонів, які, у свою чергу, утворюються при опроміненні стаціонарних мішеней пучками протонів. сформувати згустки мюонів, та був прискорити ці згустки. Проблема полягає в короткому часі життя мюонів (порядку двох мікросекунд), тому традиційні методи охолодження часток не підходять.
Фізики з експерименту MUSE на японському прискорювачі протонів J-PARC вирішили обидві завдання: вони змогли охолодити мюони після їх генерації і потім розігнати до 100 кілоелектронвольт. ) товщиною 8 міліметрів, обидві сторони якої опромінювали імпульсним лазером. Частина мюонів при цьому сповільнювалася в мішені, формуючи атоми мюонія (𝜇+e-). квадруполь завдовжки близько двох метрів, пікової потужністю 2,6 кіловата і частотою близько 324 мегагерц.
В результаті вченим вдалося розігнати пучки позитивних мюонів до 100 кілоелектронвольт, що відповідає приблизно 4% від швидкості світла у вакуумі. Вчені оцінили ефективність охолодження та екстракції мюонів у 19 відсотків, а втрати мюонів у пучках у три відсотки за рахунок розпадів мюонів. Поперечний нормований еміттанс прискорених мюонів у горизонтальній та вертикальній площині становив 0,85 і 0,25 міліметрів мілірадіан відповідно, що, за словами вчених, відповідає зменшенню фазового простору на два порядки і демонструє хорошу ефективність прискорювача.
На думку фізиків, отримані результати демонструють можливість створення мюонного прискорювача на дослідження безпосередньо мюонів, і навіть інших завдань фізики.
Про те, як уже досліджують мюони, читайте у нашому матеріалі «Впали з неба».