Ny accelerators dia ampiasaina ho fitaovam-pikarohana amin'ny fandalinana izao rehetra izao. Ireo mpifandona Hadron (indrindra fa ny CERN's Large Hadron Collider LHC) sy ny mpifandona elektronika-positron no lohalaharana amin'ny fikarohana izao rehetra izao. Ny fanandramana ATLAS sy CMS tao amin'ny Large Hadron Collider (LHC) dia nahomby tamin'ny fahitana ny Higgs boson tamin'ny taona 2012. Muon collider dia mety ho ampiasaina betsaka amin'ny fandalinana toy izany saingy tsy mbola zava-misy izany. Ny mpikaroka izao dia nahomby tamin'ny fanafainganana muon tsara ho eo amin'ny 4% amin'ny hafainganan'ny hazavana. Ity no fampangatsiahana sy fanafainganana voalohany ny muon. Ho fanehoana porofon'ny hevitra, izany dia manome lalana ho amin'ny fanatanterahana ny accelerator muon voalohany tsy ho ela.
Eo am-pandalinan'ny James Webb Space Telescope (JWST) izao rehetra izao aloha. Natokana manokana ho amin'ny fandalinana izao rehetra izao tany am-boalohany, ny JWST dia manao izany amin'ny alalan'ny fakana famantarana optique/infrarouge avy amin'ireo kintana sy vahindanitra voalohany niforona tao amin'ny Universe taorian'ny Big Bang. Vao haingana no nahitan'ny JWST ny vahindanitra lavitra indrindra JADES-GS-z14-0 niforona tany amin'izao rehetra izao tany am-boalohany tokony ho 290 tapitrisa taona taorian'ny Big Bang.
Misy dingana telo amin'izao rehetra izao - ny vanim-potoanan'ny taratra, ny vanim-potoanan'ny zavatra ary ny vanim-potoanan'ny angovo maizina ankehitriny. Nanomboka tamin'ny Big Bang ka hatramin'ny 50,000 200 taona teo ho eo, dia nanjakan'ny taratra izao rehetra izao. Nanaraka izany ny vanim-potoanan’ny raharaha. Ny vanim-potoan'ny galactic amin'ny vanim-potoanan'ny raharaha izay naharitra 3 tapitrisa taona teo ho eo taorian'ny Big Bang ka hatramin'ny XNUMX lavitrisa taona teo ho eo taorian'ny Big Bang dia nampiavaka ny fananganana rafitra lehibe toy ny vahindanitra. Ity vanim-potoana ity dia matetika antsoina hoe "izao rehetra izao" izay nianaran'ny JWST.
Ny “universe aloha be” dia manondro ny dingana voalohany indrindra amin'izao rehetra izao taoriana kelin'ny Big Bang izay nafana be ary nofehezin'ny taratra. Ny vanim-potoan'ny Plank no vanim-potoana voalohany amin'ny vanim-potoana taratra izay naharitra hatramin'ny Big Bang ka hatramin'ny 10-43 s. Miaraka amin'ny mari-pana 1032 K, nafana be ny tontolo tamin'ity vanim-potoana ity. Ny vanim-potoanan'ny Planck dia narahin'ny vanim-potoana Quark, Lepton, ary nokleary; fohy ny andro rehetra saingy niavaka tamin’ny maripana avo dia avo izay nihena tsikelikely rehefa nivelatra izao rehetra izao.
Tsy azo atao ny mianatra mivantana an'io dingana voalohan'izao rehetra izao. Ny azo atao dia ny mamerina ny toetry ny telo minitra voalohany amin'izao rehetra izao aorian'ny Big Bang ao amin'ny accelerators particle. Ny angon-drakitra vokarin'ny fifandonan'ny singa ao amin'ny accelerators/colliders dia manome varavarankely ankolaka mankany amin'izao rehetra izao.
Ny Colliders dia fitaovana fikarohana tena manan-danja amin'ny fizika particle. Izy ireo dia milina boribory na tsipika izay manafaingana ny poti amin'ny hafainganam-pandeha avo dia avo manakaiky ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ary mamela azy ireo hifandona amin'ny singa hafa avy amin'ny lalana mifanohitra na amin'ny tanjona iray. Ny fifandonana dia miteraka mari-pana avo be amin'ny filaharan'ny Kelvin an'arivony tapitrisa (mitovy amin'ny toe-javatra misy amin'ny vanim-potoana voalohan'ny vanim-potoanan'ny radiataion). Ny tanjaky ny poti-javatra mifandona dia ampiana noho izany ny angovo fifandonana dia ambony kokoa izay ovaina ho zavatra amin'ny endrika poti-javatra goavana izay nisy tany amin'ny tontolo tany am-boalohany araka ny asymmetrian'ny angovo faobe. Ny fifandraisana toy izany eo amin'ny poti-angovo avo lenta amin'ny toe-javatra nisy tany amin'izao rehetra izao tany am-boalohany dia manome varavarankely ho an'ny tontolo tsy azo idirana tamin'izany fotoana izany ary ny famakafakana ny vokatry ny fifandonana dia manome fomba iray hahafantarana ny lalàna mifehy ny fizika.
Angamba, ny ohatra malaza indrindra amin'ny fifandonana dia ny CERN's Large Hadron Collider (LHC) izany hoe, collider lehibe misy habe izay mifandona ny hadrons (potika mitambatra vita amin'ny quark ihany toy ny proton sy neutrons). Io no lehibe indrindra sy mahery indrindra eran-tany izay miteraka fifandonana amin'ny angovo 13 TeV (teraelectronvolts) izay angovo avo indrindra azon'ny acceleratore. Ny fandalinana ny vokatry ny fifandonana dia tena nanan-karena hatreto. Ny fahitana an'i Higgs boson tamin'ny taona 2012 tamin'ny fanandramana ATLAS sy CMS tao amin'ny Large Hadron Collider (LHC) dia dingana lehibe amin'ny siansa.
Ny halehiben'ny fandalinana ny fifandraisana amin'ny singa dia voafaritra amin'ny herin'ny accelerator. Mba hikarohana amin'ny mizana kelikely kokoa sy kely kokoa dia mila accelerators amin'ny angovo ambony sy ambony kokoa. Noho izany, misy foana ny fikatsahana accelerators mahery kokoa noho ny misy amin'izao fotoana izao ho an'ny fikarohana feno ny maodely manara-penitra momba ny fizika fizika sy ny fanadihadiana amin'ny mizana kely kokoa. Noho izany, maro amin'ireo accelerators mahery vaika vaovao no efa eo am-pamokarana amin'izao fotoana izao.
Ny CERN's High-Luminosity Large Hadron Collider (HL - LHC), izay mety hiasa amin'ny 2029, dia natao hampitomboana ny fahombiazan'ny LHC amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny isan'ny fifandonana mba ahafahana mandalina ireo mekanika fantatra amin'ny antsipiriany bebe kokoa. Amin'ny lafiny iray, ny Future Circular Collider (FCC) dia tetik'asa CERN fatra-paniry laza avo lenta kokoa amin'ny mpifandona amin'ny singa izay tokony ho 100 km amin'ny manodidina 200 metatra ambanin'ny tany ary hanaraka avy amin'ny Large Hadron Collider (LHC). Ny fananganana azy dia mety hanomboka amin'ny taona 2030 ary hampiharina amin'ny dingana roa: FCC-ee (fandrefesana mazava tsara) dia hiasa amin'ny tapaky ny taona 2040 raha manomboka amin'ny taona 2070 ny FCC-hh (angovo avo). Ny FCC dia tokony handinika ny fisian'ny poti-javatra vaovao, mavesatra kokoa, any an-dafin'ny LHC sy ny fisian'ny poti-maivana kokoa izay mifandray malemy be amin'ny poti-modely Standard.
Noho izany, ny vondrona iray amin'ireo singa mifandona amin'ny collider dia hadrons toy ny protons sy nuclei izay singa mifangaro vita amin'ny quark. Mavesatra ireo ary mamela ny mpikaroka hahatratra angovo avo toy ny amin'ny LHC. Ny vondrona hafa dia ny lepton toy ny electron sy positrons. Ireo poti-javatra ireo dia mety hifandona ihany koa toy ny amin'ny Large Electron-Positron Collider (LEPC) sy SuperKEKB collider. Olana lehibe iray amin'ny lepton collider mifototra amin'ny electron-positron dia ny fahaverezan'ny angovo lehibe noho ny taratra synchrotron rehefa terena amin'ny orbite boribory ny poti izay azo resena amin'ny fampiasana muons. Tahaka ny elektrôna, ny muons dia singa fototra saingy mavesatra 200 heny noho ny elektrôna noho izany ny fahaverezan'ny angovo noho ny taratra synchrotron.
Tsy toy ny hadron collider, ny muon collider dia afaka mihazakazaka mampiasa angovo kely kokoa izay mahatonga ny 10 TeV muon collider mitovy amin'ny 100 TeV hadron collider. Noho izany, ny muon colliders dia mety ho lasa manan-danja kokoa aorian'ny High Luminosity Large Hadron Collider (HL - LHC) ho an'ny fanandramana fizika angovo avo amin'ny FCC-ee, na CLIC (Compact Linear Collider) na ILC (International Linear Collider). Raha jerena ny fandaharam-potoana maharitra amin'ny fifandonana mahery vaika amin'ny ho avy, ny muon colliders dia mety ho fitaovana fikarohana mety ho an'ny fizika fizika mandritra ny telopolo taona manaraka. Ny muons dia mety ilaina amin'ny fandrefesana faran'izay mazava tsara ny fotoana andriamby anomaliana (g-2) sy ny fotoana dipole elektrika (EDM) mankany amin'ny fikarohana mihoatra ny modely mahazatra. Ny teknôlôjia muon dia manana fampiharana ihany koa amin'ny sehatra fikarohana interdisiplina maromaro.
Na izany aza, misy ny fanamby ara-teknika amin'ny fanatanterahana ny muon colliders. Tsy toy ny hadron sy ny elektrôna izay tsy levona, ny muon dia manana androm-piainany fohy 2.2 microseconds alohan'ny hidirany ho elektronika sy neutrino. Saingy mihamitombo ny androm-piainan'i muon miaraka amin'ny angovo izay midika fa mety hahemotra ny fahalehibiazany raha aingana haingana. Sarotra ara-teknika anefa ny fanafainganana ny muons satria tsy mitovy ny lalana na ny hafainganam-pandehany.
Vao haingana, ny mpikaroka ao amin'ny Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) dia nahomby tamin'ny fandreseny ny olan'ny teknolojia muon. Nahomby izy ireo tamin'ny fanafainganana muon tsara ho eo amin'ny 4% eo ho eo amin'ny hafainganan'ny hazavana sambany teto amin'izao tontolo izao. Ity no fampisehoana voalohany ny fampangatsiahana sy ny fanafainganana ny muon tsara taorian'ny taona maro ny fampandrosoana mitohy ny fampangatsiahana sy ny acceleration teknolojia.
Ny proton accelerator ao amin'ny J-PARC dia mamokatra muons 100 tapitrisa eo ho eo isan-tsegondra. Izany dia atao amin'ny alàlan'ny fanafainganana ny proton ho akaiky ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ary mamela azy hidona amin'ny graphite mba hamorona pions. Ny muons dia miforona ho vokatra lo avy amin'ny pions.
Ny ekipa mpikaroka dia namokatra muons tsara manana hafainganam-pandeha 30% eo ho eo amin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ary nitifitra azy ireo ho silica aerogel. Ny muons navela hitambatra amin'ny elektrônika ao amin'ny silica airgel ka miteraka muonium (tsy miandany, mitovy amin'ny atoma na atoma pseudo misy muon tsara eo afovoany ary elektronika manodidina ny muon tsara). Avy eo, nesorina tamin'ny muonium ny elektrôna tamin'ny alàlan'ny taratra tamin'ny laser izay nanome muons tsara nangatsiaka manodidina ny 0.002% amin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana. Aorian'izay, ny muons positive mangatsiaka dia nafaingana tamin'ny alàlan'ny sehatry ny herinaratra radio-frequency. Ireo muons positive accelerated araka izany dia nitari-dalana satria nanomboka teo akaikin'ny aotra izy ireo ka lasa taratra muon tena mizotra tsara satria nihaingana tsikelikely ka nahatratra 4% ny hafainganan'ny hazavana. Ity dia dingana lehibe amin'ny teknolojia fanafainganana muon.
Ny ekipa mpikaroka dia mikasa ny hanafaingana ny muons tsara amin'ny farany ho 94% amin'ny hafainganan'ny hazavana.
***
References:
- University of Oregon. Ny tany am-boalohany - Mankany amin'ny fiandohan'i Tim. Misy amin'ny https://pages.uoregon.edu/jimbrau/astr123/Notes/Chapter27.html
- CERN. Siansa manafaingana - Muon collider. Hita ao amin'ny https://home.cern/science/accelerators/muon-collider
- J-PARC. Famotsorana an-gazety – Fampangatsiahana sy fanafainganana voalohany eran-tany ny muon. Navoaka tamin'ny 23 Mey 2024. Azo alaina ao amin'ny https://j-parc.jp/c/en/press-release/2024/05/23001341.html
- Aritome S., et al., 2024. Fanafainganana ny muons tsara amin'ny alàlan'ny lavaka radio-frequency. Preprint ao amin'ny arXiv. Nalefa tamin'ny 15 Oktobra 2024. DOI: https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367
***
Lahatsoratra mifandraika
Particles fototra Fijerena haingana. Fifandirana amin'ny Quantum eo amin'ny "Top Quarks" amin'ny angovo avo indrindra voamarika (22 Septambra 2024).
***
