世界首个μ子加速器诞生！研究团队成功实现对μ子的冷却和加速

刘绪刚

ZOL中关村在线








近日，日本J-PARC研究中心和日本高能加速器研究机构联合发布公报称，成功进行了业内首次对μ子的冷却和加速操作，这标志着他们朝着实现世界首个μ子加速器迈进了一大步。
据了解，研究团队在J-PARC中心将一颗正电荷的正μ子减速到几乎停止（光速的0.002%）的状态，并使正μ子的方向和速度统一。这一过程被称为“冷却”。随后，施加高频电场加速正μ子，最终使其加速至光速的4%，形成方向、速度一致的高指向性正μ子束。
μ子是一种带一个单位负电荷的基本粒子，具有极强的穿透能力，可用于大型目标物内部的无接触和无损成像。自然界中的μ子来自高能宇宙射线，在质子加速器中可以大量生成μ子。
虽然μ子的寿命只有约2微秒，如果不尽快加速，它们就会衰变。此外，μ子的质量约为电子的200倍，需要进行多级加速。研究小组计划进一步完善技术，并最终实现将其加速至光速的94%。
此项实验结果对于科学界来说具有重要意义，为未来μ子加速器的发展奠定了基础。然而，这项工作仍面临着诸多技术挑战和限制，例如如何提高设备性能以及如何控制μ子束在传输过程中的损失等问题。因此，在未来的研究中还需要进一步探索和完善相关技术。
总体而言，此次实验标志着一个新的里程碑，为科学界提供了更多探索宇宙内部结构和能量转化等领域的机会。我们期待着未来更多的科学研究能够取得突破性进展，并带来更多令人兴奋的结果。