科技日報北京 2 月 6 日電（記者劉霞）致力于建造下一代粒子對撞機的科學家迎來好消息！據美國費米實驗室網站 5 日報道，科學家首次觀察到繆子（muon）電離冷卻，向成功建造繆子對撞機邁出關鍵一步。即使與升級后的大型強子對撞機（LHC）相比，未來繆子對撞機帶來新發現的能力也有望高出 10 倍。研究發表于 5 日出版的《自然》雜志上。

　　自上世紀 30 年代以來，科學家利用加速器制造出了質子、電子和離子束，這些粒子束的能量不斷增強，幾乎應用于各科學領域。

　　但“國際繆子電離冷卻實驗”（MICE）合作組希望制造出一種全新的繆子加速器，繼承 LHC 的“宏愿”，產生能量高 10 倍的新粒子。實現這一目標面臨一個難題：能否充分“擠壓”繆子束以達到研究新物理所需的標準。MICE 合作組的最新實驗清楚表明，電離冷卻方法可行，繆子也能被注入很小體積內。

　　繆子質量為電子的 200 倍，壽命相對較短。利用強流質子射擊高密度靶標可大量產生繆子。然而，這些繆子主要通過質子打靶得到的次級粒子衰變產生，運動方向四面八方，就像一團彌散的云團。科學家要先將此過程的其他碎片粒子分離出去，然后用一系列磁透鏡引導繆子團。當兩個這樣的彌散束流交叉時，發生碰撞的概率很小。

　　為減少繆子團彌散，科學家采用了束流冷卻過程，繆子的靜止壽命約為 2.2 微秒，以前的束流冷卻方法要花費數小時才能達到效果。但 MICE 合作組另辟蹊徑，實現了冷卻目標：他們讓繆子穿過用氫化鋰或液態氫等材料特殊設計的能量吸收器，達到冷卻效果，整個過程一直用強大的超導磁透鏡聚焦繆子束。

　　研究人員稱，電離冷卻得到的繆子束流可應用于多個方面。比如，將繆子加速到高能狀態，然后注入粒子存儲環內，并與反向運動的反繆子束發生碰撞；另外，科學家們也可以降低冷繆子的速度，研究其衰變產物；還可以將單束繆子存儲在環形跑道中并使其衰變，產生獨特而強大的中微子束，為未來的中微子實驗提供新發現的機會。

　　繆子還可用于研究材料的原子結構、用作核聚變催化劑、透視X射線無法穿透的致密材料等。MICE 團隊希望他們的新冷卻技術也能在這些領域“大顯身手”。

　　MICE 實驗由英國帝國理工學院肯尼·朗教授領導，來自美國費米國家實驗室等全球多家實驗室的科學家參與其中。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的科学家首次实现缪子电离冷却的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。