Без коллайдера, без бюджета НАСА — Китайские учёные впервые получили мюоны в лаборатории
NewsMakerМюоны теперь можно «делать» без миллиардов — и это может изменить науку.
Мюоны — это элементарные частицы, похожие на электроны, но значительно тяжелее и нестабильнее: их жизнь длится всего несколько миллионных долей секунды. Изучение мюонов важно для проверки Стандартной модели физики и может помочь обнаружить явления, выходящие за её пределы. Недавние исследования эксперимента Muon g-2 уже намекают на возможное существование пятой фундаментальной силы. Но до сих пор получить мюоны в лабораторных условиях можно было в основном только при помощи громоздких и дорогостоящих ускорителей протонов.
Теперь команда китайских исследователей из нескольких научных учреждений, включая Китайскую академию инженерной физики и Академию наук КНР, предложила совершенно новый способ генерации мюонов: с использованием ультракороткого импульса мощного лазера. По данным статьи в журнале Nature Physics , учёные достигли высокой эффективности — до 0,01 мюона на каждый падающий электрон. Это прорыв для лазерных технологий в физике частиц.
Основной идеей эксперимента было направить ускоренные лазером электроны на специальную мишень, где в результате взаимодействия должны были появиться мюоны. При этом возникало множество других частиц — гамма-излучение, нейтроны, электроны — что затрудняло регистрацию нужных данных. Поэтому для подтверждения получения именно мюонов учёные использовали нестандартный метод: они измеряли, сколько времени живут частицы до распада. У мюонов это 2,2 микросекунды — уникальный «отпечаток», позволяющий точно их распознать.
Результаты оказались убедительными: спектр зафиксированных распадов точно соответствовал известным характеристикам мюонов. Это означает, что команде удалось впервые создать источник мюонов на базе лазерной лаборатории. Потенциально новая методика позволяет генерировать до 10 миллионов мюонов за один лазерный импульс, а в перспективе — до тысячи мюонов в секунду в стабильном режиме.
Открытие открывает дорогу к проведению мюонных исследований даже в небольших лабораториях, где нет доступа к гигантским ускорителям. Это особенно важно для таких направлений, как мюонная радиография, спектроскопия мюонов и мюонно-индуцированное возбуждение ядер. В будущем учёные планируют глубже изучить энергетический спектр и угловые характеристики получаемых мюонов, а также применять их для новых прикладных и фундаментальных экспериментов.
Мюоны — это элементарные частицы, похожие на электроны, но значительно тяжелее и нестабильнее: их жизнь длится всего несколько миллионных долей секунды. Изучение мюонов важно для проверки Стандартной модели физики и может помочь обнаружить явления, выходящие за её пределы. Недавние исследования эксперимента Muon g-2 уже намекают на возможное существование пятой фундаментальной силы. Но до сих пор получить мюоны в лабораторных условиях можно было в основном только при помощи громоздких и дорогостоящих ускорителей протонов.
Теперь команда китайских исследователей из нескольких научных учреждений, включая Китайскую академию инженерной физики и Академию наук КНР, предложила совершенно новый способ генерации мюонов: с использованием ультракороткого импульса мощного лазера. По данным статьи в журнале Nature Physics , учёные достигли высокой эффективности — до 0,01 мюона на каждый падающий электрон. Это прорыв для лазерных технологий в физике частиц.
Основной идеей эксперимента было направить ускоренные лазером электроны на специальную мишень, где в результате взаимодействия должны были появиться мюоны. При этом возникало множество других частиц — гамма-излучение, нейтроны, электроны — что затрудняло регистрацию нужных данных. Поэтому для подтверждения получения именно мюонов учёные использовали нестандартный метод: они измеряли, сколько времени живут частицы до распада. У мюонов это 2,2 микросекунды — уникальный «отпечаток», позволяющий точно их распознать.
Результаты оказались убедительными: спектр зафиксированных распадов точно соответствовал известным характеристикам мюонов. Это означает, что команде удалось впервые создать источник мюонов на базе лазерной лаборатории. Потенциально новая методика позволяет генерировать до 10 миллионов мюонов за один лазерный импульс, а в перспективе — до тысячи мюонов в секунду в стабильном режиме.
Открытие открывает дорогу к проведению мюонных исследований даже в небольших лабораториях, где нет доступа к гигантским ускорителям. Это особенно важно для таких направлений, как мюонная радиография, спектроскопия мюонов и мюонно-индуцированное возбуждение ядер. В будущем учёные планируют глубже изучить энергетический спектр и угловые характеристики получаемых мюонов, а также применять их для новых прикладных и фундаментальных экспериментов.