Мюонный коллайдер

Мюонный коллайдер — класс проектов установок со встречными пучками мюонов (μ+μ−) высокой энергии. Эксперименты на мюонных коллайдерах были предложены впервые в начале 1970-х годов А. Н. Скринским[1] и D. Neuffer[2][3].

К настоящему времени эксперименты по физике элементарных частиц на встречных пучках используют электрон-позитронные столкновения, или протон-протонные, протон-антипротонные. (Столкновения пучков ионов применялись на коллайдерах ISR, RHIC, LHC в основном для изучения структуры ядер.) e+e− столкновения являются очень "чистыми", поскольку электроны не имеют внутренней структуры, являются фундаментальными частицами. Однако получение сверхвысоких энергий ограниченно огромными потерями на синхротронное излучение в циклических ускорителях, потери возрастают пропорционально γ4. Мюоны обладают такими же свойствами как электроны, но тяжелее в 207 раз, что снимает проблему потерь на излучение[4].

Основное препятствие в использовании мюонов — их малое время жизни, 2 мкс в собственной системе отсчёта. Время жизни можно значительно увеличить, если быстро ускорить частицы до ультрарелятивистских энергий. Принципиальная схема ускорительного комплекса включает в себя[3][5]:

  1. ускоритель интенсивного пучка протонов с высокой частотой повторений;
  2. мишень из вещества с тяжёлым ядром, принимающая высокую мощность (например, жидкая ртуть), для получения вторичного пучка пионов;
  3. распадный канал, где пионы распадаются на мюоны;
  4. секция быстрого охлаждения для получения малого эмиттанса;
  5. ускоритель высокой энергии;
  6. кольца коллайдера.

В настоящее время рассматриваются различные проекты на энергию от 120 ГэВ[5], для изучения бозона Хиггса, до 3 ТэВ в пучке[6], как альтернатива проектам линейных коллайдеров ILC и CLIC. Ведутся эксперименты по охлаждению вторичного пучка мюонов (эксперимент MICE, Muon Ionization Cooling Experiment).

См. также

Примечания
  1. μ+μ− Possibilities, Morges Seminar 1971 - Intersecting Storage Rings at Novosibirsk, A.N. Skrinsky.
  2. Introduction to the Muon Collider Study Group
  3. High Luminosity Muon Collider Design, Robert Palmer, Juan Gallardo, Proc. LINAC-96, p.887.
  4. Why a muon collider?, Mary Anne Cummings.
  5. A Muon Collider as a Higgs Facoty, D. Neuffer et al., Proc. IPAC'2013, Shanghai, China, p.1472.
  6. Design of a 6 TeV Muon Collider, M-H. Wang et al., Proc IPAC'15, Richmond, USA, p.2226.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.