Münonlar elektronlara benzeyen temel parçacıklardır, ancak daha ağırdır ve çok hızlı bir şekilde çürürler (yani sadece birkaç mikrosaniyede). Muonların incelenmesi, parçacık fiziğinin standardını test etmeye ve geliştirmeye yardımcı olabilirken, aynı zamanda potansiyel olarak yeni fenomenleri veya etkileri açığa çıkarabilir.
Şimdiye kadar, deneysel ortamlarda muonların üretimi öncelikle büyük ve pahalı enstrümanlar olan proton hızlandırıcılar kullanılarak elde edilmiştir. Münonlar ayrıca kozmik ışınlardan, dış mekandan kaynaklanan yüksek enerjili parçacıkların, yeryüzünün atomlarında atomlarla çarpışabilen, muonlar ve diğer ikincil parçacıklar üreten ışınlarından kaynaklanabilir.
Çin Mühendislik Fiziği Akademisi (CAEP), Guangdong Laboratuvarı, Çin Bilimler Akademisi (CAS) ve diğer enstitüler yakın zamanda ultra kısa yüksek yoğunluklu lazer kullanarak deneysel ortamlarda muon üretmek için yeni bir yöntem sundular.
Bu yöntemi kullanarak, yayınlanan bir makalede özetlendi Doğa fiziğigelen elektron başına 0.01 muon’a ulaşan yüksek verimli muonlara ulaştılar.
Makalenin ortak yazarı Yuqiu Gu, CEİD’a verdiği demeçte, “Muonlar hem temel fiziksel araştırmalarda hem de uygulamalı fiziksel araştırmalarda önemli bir rol oynamaktadır.” Dedi.
“Genel olarak, muonlar kozmik ışınlardan veya proton hızlandırıcılarından gelir. Birincisi çok düşük bir akı ile sınırlıdır (1/cm’den az2/dk) ve ikincisi sınırlı tesisler ve yüksek operasyon maliyetleri ile sınırlıdır. Şu anda lazer Wakefield Hızlanma (LWFA) teknolojisine dayanan cıvıltılı nabız amplifikasyon (CPA) teknolojisinin hızlı gelişmesinden yararlanan elektronlar birkaç santimetre içinde GEV seviyesine hızlandırılabilir. “
Yakın zamanda geliştirilen lazer amplifikasyon tekniklerini geliştiren GU ve meslektaşları, yüksek enerjili elektronların bir dönüşüm hedefi ile etkileşimi yoluyla muonlar üretmeye başladılar. Son makaleleri, bir lazer laboratuvarında başarılı bir muon üretimini bildiren ilk makalelerdir.
Gu. “Yüksek enerjili elektronlar ve dönüşüm hedefi arasındaki etkileşim, gama ışınları, nötronlar, elektronlar vb. Gibi birçok ikincil radyasyon işlemini içeren çok karmaşık bir süreçtir.”
“Muonların üretim kesiti yüksek olmadığından, manyetik bir spektrometre ve diğer yöntemlerle muon oluşumunu doğrulamak zordur ve dedektör bu ikincil radyasyonlarla doyurulmaya eğilimlidir.”
Ultra kısa yüksek yoğunluklu lazerleri tarafından üretilen parçacıkların gerçekten mion olduğunu doğrulamak için, araştırmacılar manyetik spektrometrelere dayanmayan alternatif bir yaklaşım tasarlamak zorunda kaldılar. Nihayetinde, dinlenme çürümesi ömrünü ölçerek muonları tanımlayabildiler (yani çürümeden önce ne kadar süre kaldıkları).
Gu, “Bir yandan, muonların mikrosaniye aralığında bir ömrü olduğu için hızlı ikincil radyasyonların parazitinden kaçınabilirler.” Dedi. “Öte yandan, muonların ömrü (2.2 μs), diğer kazara tesadüf geçmişlerinden kolayca ayırt edilebilen benzersiz bir fiziksel sinyaldir.”
Gu ve meslektaşları tarafından yürütülen prensip kanıtı deneyi çok umut verici sonuçlar elde etti.
Önerilen yöntemleriyle, net bir şekilde üretilen parçacıkların ömür boyu spektrumunu tespit edebildiler ve gözlemlenen spektrum, bilinen muon yaşamı ile tutarlıdır ve aslında muon ürettiklerini doğrulayarak.
Gu, “Bir lazer laboratuvarında yeni bir platformda ilk kez bir muon kaynağı ürettik.” Dedi.
“0.01 μ/e verim verdik. Bu deneyi örnek olarak alarak, muon verimi 10’a ulaşabilir.7 atış başına muonlar. Makaleye ek bilgilerde, mevcut deney koşulları altında yüzey muon ve çürüme muonlarının verimini daha fazla tahmin ettik ve verimin 10’a ulaşması bekleniyor.3/s muonlar.
“Bu yeni muon kaynağı, küçük lazer laboratuvarlarının muon ile ilgili araştırmalar yapmasını mümkün kılar (yüksek enerjili muon radyografisi, μSR, mixe, vb.), Böylece muon uygulama araştırması için eşiği büyük ölçüde azaltır.”
Bu araştırmacı ekibi tarafından tasarlanan yeni yaklaşım, yakında lazer teknolojisine dayanarak daha küçük laboratuvarlarda verimli bir muon üretimini sağlayabilir. Gelecekte, potansiyel olarak yeni sonuçlar ve başarılar sağlayabilecek muon ile ilgili araştırmalar için yeni heyecan verici olasılıklar açabilir.
Gu. “Daha sonra, önce bu muon kaynağının enerji spektrumu dağılımı ve açısal dağılımı hakkında derinlemesine araştırmalar yapacağız.”
“Daha sonra bu muon kaynağını Muon Point projeksiyon radyografisi, tamamen optik Muon Hızlanma ve Muon Nükleer Uyarma ve ark.
