Без колайдер, без бюджет на НАСА – китайски учени за първи път получиха мюони в лабораторни условия
Мюоните към този момент могат да се „ създават “ без милиарди – и това може да промени науката.
Мюоните са обикновени частици, сходни на електроните, само че доста по-тежки и нестабилни: те съществуват единствено няколко милионни елементи от секундата. Изследването на мюоните е значимо за инспекцията на Стандартния модел на физиката и може да помогне за откриването на феномени оттатък неговите граници. Последните проучвания на опита Muon g-2 към този момент подсказват за вероятното битие на пета фундаментална мощ. Но до момента мюони можеха да се получават най-вече единствено в лабораторни условия благодарение на обемисти и скъпи ускорители на протони.
Сега екип от китайски откриватели от няколко научни институции, в това число Китайската академия по инженерна физика и Китайската академия на науките, предложи изцяло нов метод за генериране на мюони: благодарение на ултракъс подтик на мощен лазер. Според публикация в Nature Physics учените са постигнали висока успеваемост от до 0,01 мюона на падащ електрон. Това е пробив в лазерните технологии във физиката на обикновените частици.
Основната концепция на опита е да се насочат ускорените с лазер електрони върху специфична цел, където при взаимоотношението би трябвало да се появят мюони. В същото време там се образуват доста други частици – гама лъчи, неутрони, електрони, което затруднява записването на нужните данни. Ето за какво, с цел да потвърдят приемането на мюоните, учените са употребявали ексцентричен способ: те са измерили какъв брой време живеят частиците преди да се разпаднат. При мюоните това е 2,2 микросекунди – неповторим „ пръстов отпечатък “, който разрешава точното им различаване.
Резултатите са безапелационни: спектърът на записаните разпади дава отговор напълно навръх известните характерности на мюоните. Това значи, че екипът е съумял за първи път в историята да сътвори източник на мюони въз основата на лазерна лаборатория. Новата техника евентуално може да генерира до 10 милиона мюона в границите на един лазерен подтик и евентуално до хиляда мюона в секунда в постоянен режим.
Откритието проправя пътя за мюонни проучвания даже в дребните лаборатории, които нямат достъп до великански ускорители. Това е изключително значимо за области като мюонната радиография, мюонната спектроскопия и индуцираното от мюони възбуждане на атомните ядра. В бъдеще учените възнамеряват да продължат да учат енергийния набор и ъгловите характерности на създадените мюони и да ги употребяват за нови приложни и фундаментални опити.
