Πώς φτιάχνουμε μια δέσμη μιονίων

Τo σωματίδιο μιόνιo, o βαρύτερος ξάδερφος του ηλεκτρονίου, έγινε πρωτοσέλιδο το 2021 όταν οι φυσικοί επιβεβαίωσαν τις υποψίες τους ότι συμπεριφέρεται με τρόπους που δεν περίμεναν. Τα πρώτα αποτελέσματα από το πείραμα Muon g-2 στο Fermilab κλόνισαν το Καθιερωμένο Πρότυπο, την καλύτερη μέχρι σήμερα θεωρία σχετικά με τα στοιχειωδη σωματίδια. Είτε το μιόνιο επηρεάζεται από κάποιο άγνωστο σωματίδιο ή μια άγνωστη δύναμη, είτε υπάρχει κάποια νέα ιδιότητα σε κάποια από τα σωματίδια ή τις δυνάμεις που ήδη γνωρίζουμε και αγαπάμε. Ο χρόνος θα το δείξει.

Τo μιόνιο (από το ελληνικό γράμμα μ) είναι ασταθές στοιχειώδες σωματίδιο παρόμοιο με το ηλεκτρόνιο, με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και spin 1⁄2. Χαρακτηρίζεται ως λεπτόνιο, όπως το ηλεκτρόνιο, το ταυ, και τα τρία αντίστοιχα νετρίνα (νμ, νe, ντ). Ο μέσος χρόνος ζωής του είναι περίπου 2.2 µs. Όπως όλα τα στοιχειώδη σωματίδια, το μιόνιο έχει ένα αντίστοιχο αντισωμάτιο αντίθετου φορτίου αλλά ίσης μάζας και spin: το αντιμιόνιο (αποκαλείται και θετικό μιόνιο). Τα μιόνια συμβολίζονται με μ− και τα αντιμιόνια με μ+.

Οι επιστήμονες του πειράματος Muon g-2 που πραγματοποιείται στο Fermilab, συνεχίζουν να συλλέγουν δεδομένα και να διερευνούν τα αποτελέσματα του 2021. Πρόκειται για ένα πείραμα υψηλής ακρίβειας όπου απαιτείται η μελέτη της συμπεριφοράς δισεκατομμυρίων μιονίων. Τα σωματίδια κινούνται διαμέσου ενός αποθηκευτικού μαγνητικού δακτυλίου διαμέτρου 15 μέτρων, παρέχοντας δεδομένα για το τι συμβαίνει στην μικροσκοπική κλίμακα των σωματιδίων. Για να παραχθεί η τεράστια ποσότητα μιονίων που απαιτείται, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τον επιταχυντή του Fermilab.

Για να δημιουργήσουν μιόνια, οι χειριστές του επιταχυντή στο Fermilab εκτοξεύουν τρισεκατομμύρια πρωτόνια ξεκινώντας από τον γραμμικό επιταχυντή Linac και μέσα από τον Booster επιταχύνονται από 400 ΜeV σε 8 GeV, κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Στη συνέχεια, τα πρωτόνια κατευθύνονται στον δακτύλιο Recycler, όπου η δέσμη διασπάται σε κατάλληλα πειραματικά πακέτα δεσμών σωματιδίων.

 Περίπου 10 φορές ανά δευτερόλεπτο οι δέσμες των πρωτονίων προσπίπτουν σε έναν στόχο από κράμα νικελίου. Από τις συγκρούσεις αυτές παράγονται τα σωματίδια που ονομάζονται πιόνια. Τα πιόνια καθώς κινούνται διασπώνται σε μιόνια και άλλα υποατομικά σωματίδια. Στην τελική επιλογή χρησιμοποιούνται μαγνήτες για να προετοιμαστεί η δέσμη μιονίων, η οποία κατευθύνεται κατά μήκος μιας γραμμής μεταφοράς προς το πείραμα Muon g-2.

Καθώς τα μιόνια κινούνται στο μαγνητικό πεδίο του πειράματος, αλληλεπιδρούν με εικονικά σωματίδια, που ξεπροβάλλουν από τον κενό χώρο, που δεν είναι και τόσο κενός όσο νομίζουμε! Η μελέτη του τρόπου συμπεριφοράς των μιονίων επιτρέπει στους επιστήμονες να ελέγξουν με μεγάλη ακρίβεια το Καθιερωμένο Πρότυπο και να διαπιστώσουν αν τα μιόνια αλληλεπιδρούν με κάτι που δεν είχαν προβλέψει.

Για να προκύψουν τα πρώτα αποτελέσματα του πειράματος Muon g-2 διερευνήθηκαν 8 δισεκατομμύρια μιόνια, μόνο το 6% των μιονίων που θα μελετηθούν συνολικά στο πείραμα του εργαστηρίου Fermilab. Οι ερευνητές διεξάγουν αυτήν τη στιγμή την πέμπτη πειραματική τους προσπάθεια, και σχεδιάζουν να αλλάξουν τις πολικότητες όλων των πειραματικών μαγνητών και να ξεκινήσουν την συλλογή δεδομένων το επόμενο έτος χρησιμοποιώντας μιόνια με το αντίθετο φορτίο.

πηγή: https://www.symmetrymagazine.org/article/how-to-make-a-muon-beam

δείτε επίσης (μέσα σε ένα λεπτό): Πώς φτιάχνουμε μιόνια



Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: , , ,

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: