Novembre 12, 2024 a 11: 00 am
I muoni si stanno muovendo.
In un passo verso nuovi tipi di esperimenti di fisica delle particelle, gli scienziati hanno raffreddato e poi accelerato un fascio di muoni. Le particelle subatomiche, cugini pesanti degli elettroni, potrebbero essere accelerate e sbattute insieme in futuri collisori di particelle nella speranza di svelare segreti della fisica. Ma prima, gli scienziati devono capire come dare ai muoni un aumento di velocità.
Controintuitivamente, ciò significa prima rallentare i muoni. I muoni nei fasci di particelle inizialmente vanno in tutte le direzioni. Per realizzare un fascio adatto agli esperimenti, le particelle devono essere prima rallentate e poi riaccelerate, tutte nella stessa direzione. Questo rallentamento, o raffreddamento, è stato dimostrato per la prima volta nel 2020 (SN: 2/5/20).
Ora, gli scienziati non solo hanno raffreddato i muoni, ma li hanno anche accelerati in un esperimento presso il Japan Proton Accelerator Research Complex, o J-PARC, a Tokai. I muoni hanno raggiunto una velocità di circa il 4% della velocità della luce, o circa 12.000 chilometri al secondo, riferiscono i ricercatori il 15 ottobre a arXiv.org.
Gli scienziati hanno prima inviato i muoni in un aerogel, un materiale leggero che ha rallentato i muoni e ha creato il muonio, una combinazione atomica di un muone caricato positivamente e un elettrone caricato negativamente. Successivamente, un laser ha strappato via gli elettroni, lasciando dietro di sé muoni raffreddati che i campi elettromagnetici hanno poi accelerato.
I collisori di muoni potrebbero generare collisioni di energia più elevate rispetto alle macchine che distruggono i protoni, che sono a loro volta costituiti da particelle più piccole chiamate quark. L’energia di ogni protone è divisa tra i suoi quark, il che significa che solo una parte dell’energia va nella collisione. I muoni non hanno pezzi più piccoli all’interno. E sono preferibili agli elettroni, che perdono energia quando girano intorno a un acceleratore. I muoni non sono così colpiti da questo problema grazie alla loro massa maggiore.
Oltre ai collisori, i fasci di muoni sono utili per esperimenti come la misurazione delle proprietà magnetiche delle particelle, un argomento che ha confuso i fisici (SN: 8/10/23).
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S. Aritome et al. Accelerazione di muoni positivi da parte di una cavità a radiofrequenza. arXiv:2410.11367. Presentato il 15 ottobre 2024.