Muon sleutel tot efficiƫntere deeltjesversneller

Geplaatst op 10 februari 2020 om 11:57 uur
Muon sleutel tot efficiƫntere deeltjesversneller
Het muon, de zwaardere versie van het elektron, kan een sleutel worden voor een nieuwe generatie deeltjesversnellers met tienmaal meer bruikbare botsingsenergie dan de huidige LHC-versneller op Cern. Die belofte spreekt uit nieuwe resultaten van een proef met een muonenbundel in het Verenigd Koninkrijk, waarbij de Radboud Universiteit en Nikhef betrokken zijn.

Een artikel hierover is verschenen in het tijdschrift Nature.


Muonen zijn negatief geladen deeltjes van ruim 200 elektronmassa's zwaar. Het Mice-experiment op het Rutherford Appleton laboratorium laat zien dat het mogelijk is om muonen in een nette bundel te brengen. Die bundel kan daarna in een reguliere deeltjesversneller verder worden opgejaagd door botsingsexperimenten.


Muonen worden gemaakt door protonen op een metaaltrefplaat te sturen, waardoor pionen ontstaan, die vervallen tot muonen en neutrino's. Ze lijken sprekend op elektronen. Groot verschil is echter dat muonen niet stabiel zijn: anders dan stabiele elektronen vallen muonen in ongeveer 2 miljoenste seconde na hun ontstaan uit elkaar. Die instabiliteit is een van de belangrijkste hindernissen bij het gebruik van de deeltjes in botsingsexperimenten. Conventionele technieken om deeltjesbundels te koelen nemen uren in beslag.


In de studie gebruiken de onderzoekers een nieuwe methode om de bundel te koelen: de muonen worden door een reeks filters met vloeibaar waterstof gestuurd zodat ze afgeremd worden. Vervolgens worden daarna weer versneld met behulp van een hoogfrequent elektrisch veld. Het Mice-team concludeert dat deze snelle koeling effectief kan zijn.

 

Efficiëntere deeltjesversneller

Het idee van een versneller met de zwaardere muonen is aantrekkelijk, omdat er in principe veel energiekere puntbotsingen mee te realiseren zijn. Ook kunnen muonen met veel minder energieverliezen worden opgejaagd in een versneller als de Large Hadron Collider (LHC) of zijn opvolgers. Een LHC-achtige muonversneller zou gemakkelijk tien- tot twintigmaal hogere energie kunnen bereiken dan met protonen, wijzen berekeningen uit.

 
© Engineersonline.nl