μ子編組技術將帶來更強粒子加速器

科技日報北京7月17日電（記者張夢然）英國倫敦帝國理工學院領銜的一項新實驗表明，利用一種編組技術，可將μ子粒子聚集成束，用于進行高能碰撞實驗，從而為新物理學研究奠定基礎。研究結果17日發表在《自然·物理學》雜志上。

目前的加速器使用質子、電子和離子，但使用μ子的加速器會更強大，有可能徹底改變這一領域。μ子加速器成本較低且體積較小，因此可建在與現有對撞機相同的地點，同時獲得更高的能量。

現在，一項對μ子束實驗的新分析表明，μ子加速器所需的一項關鍵技術已取得成功，為μ子對撞機更快實現規模化鋪平了道路。

為實現更高能量的碰撞，并取得新的物理發現和應用，科學家需要建造更大的質子對撞機。大型強子對撞機周長為27公里，目前已計劃建造一個可能接近100公里的對撞機。

建造這樣一臺對撞機需要大量成本和漫長時間，物理學家正在另辟蹊徑：建造將μ子撞擊在一起的對撞機。μ子對撞機體積更小，成本也更低，可在更小的空間內達到與100公里質子對撞機一樣高的有效能量。

該研究最大的挑戰是讓μ子聚集在足夠小的空間中頻繁碰撞，當它們加速時就會形成一束集中的光束。這對于確保它們與沿相反方向在環上加速的μ子束相撞至關重要。研究人員曾利用磁透鏡和能量吸收材料“冷卻”μ子，制造出這種光束。初步分析顯示，此舉成功將μ子移向光束中心。

新開展的實驗更詳細地研究了光束的“形狀”及其所占空間，并證明光束通過冷卻變得更加“完美”：它的尺寸減小了，μ子以更有組織的方式傳播。

團隊目前正在與國際μ子對撞機合作組織合作，繼續研發更大型的μ子冷卻演示器，以盡快交付μ子對撞機。